JP7411601B2 - Intermediate heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、中間媒体式熱交換器に関する。 The present invention relates to an intermediate medium heat exchanger.
従来、特許文献1に開示されているように、液化天然ガス(LNG;Liquefied Natural Gas)等の低温液化ガスを気化させる装置として、中間媒体を循環させながら熱源媒体からの熱を、中間媒体を介して低温液化ガスに伝熱する中間媒体式熱交換器が知られている。 Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, as a device for vaporizing low-temperature liquefied gas such as liquefied natural gas (LNG), heat from a heat source medium is transferred to the intermediate medium while circulating an intermediate medium. Intermediate medium heat exchangers are known in which heat is transferred to low-temperature liquefied gas through the intermediate medium heat exchanger.
特許文献1に開示されている中間媒体式熱交換器は、図19に示されているように、中間媒体のケーシングであるチャンバ80と伝熱管88、93とにより構成されており、中間媒体蒸発部81とLNG気化部82とを備えている。 The intermediate medium type heat exchanger disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG . 81 and an LNG vaporization section 82.
具体的には、中間媒体蒸発部81は、チャンバ80の下部80bと、下部80bに通されている直管状の伝熱管88と、を備えている。LNG気化部82は、チャンバ80の上部80tと、上部80tに通されているU字状の伝熱管93と、を備えている。下部80bと上部80tとにより、1つのチャンバ80が形成されている。チャンバ80の中には、中間媒体が封入されている。伝熱管88には熱源媒体である海水が流れる。伝熱管93にはLNGが流れる。チャンバ80内に溜まっている中間媒体は、伝熱管88を介して海水によって加熱されてガス状の中間媒体GMとなる。このガス状の中間媒体GMは、伝熱管93を介してLNGによって冷やされて液状の中間媒体LMとなる。これにより、中間媒体は、チャンバ80の中を気体、液体間で相転移しながら循環する。 Specifically, the intermediate medium evaporator 81 includes a lower part 80b of the chamber 80 and a straight heat transfer tube 88 passed through the lower part 80b. The LNG vaporization section 82 includes an upper part 80t of the chamber 80 and a U-shaped heat transfer tube 93 passed through the upper part 80t. One chamber 80 is formed by the lower part 80b and the upper part 80t. An intermediate medium is enclosed within the chamber 80 . Seawater, which is a heat source medium, flows through the heat exchanger tubes 88 . LNG flows through the heat exchanger tubes 93. The intermediate medium accumulated in the chamber 80 is heated by seawater through the heat transfer tube 88 and becomes a gaseous intermediate medium GM. This gaseous intermediate medium GM is cooled by LNG via the heat transfer tube 93 and becomes a liquid intermediate medium LM. As a result, the intermediate medium circulates within the chamber 80 while changing its phase between gas and liquid.
前記中間媒体式熱交換器では、中間媒体のケーシングである1つのチャンバ80と、その上部80tに通される伝熱管88と、下部80bに通される伝熱管93と、により構成されている。このため、前記中間媒体式熱交換器は、汎用のシェルアンドチューブ型の熱交換器により製造することができず、専用に設計されて製造する必要があるため、コストが増大する虞があった。 The intermediate medium type heat exchanger is composed of one chamber 80 which is a casing for an intermediate medium, a heat transfer tube 88 passed through an upper part 80t of the chamber 80, and a heat transfer tube 93 passed through a lower part 80b. For this reason, the intermediate medium heat exchanger cannot be manufactured using a general-purpose shell-and-tube heat exchanger, and must be specially designed and manufactured, which may increase costs. .
そこで、本発明の目的は、コストを抑制することが可能な中間媒体式熱交換器を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an intermediate medium heat exchanger that can reduce costs.
上記課題を解決するための手段として、本発明者らは、LNG気化部(以下「液化ガス気化器」という。)と、中間媒体蒸発部(以下「中間媒体蒸発器」という。)と、について、それぞれ互いに異なる2つのシェルアンドチューブ型の熱交換器を用いることとした。そして、前記2つのシェルアンドチューブ型の熱交換器(液化ガス気化器及び中間媒体蒸発器)を、連通管により相互に連通することとした。具体的には、次のとおりである。 As a means for solving the above problems, the present inventors have developed an LNG vaporization section (hereinafter referred to as "liquefied gas vaporizer") and an intermediate medium evaporation section (hereinafter referred to as "intermediate medium evaporator"). , two different shell-and-tube heat exchangers were used. The two shell-and-tube heat exchangers (liquefied gas vaporizer and intermediate medium evaporator) are connected to each other through a communication pipe. Specifically, it is as follows.
本発明の一局面に係る中間媒体式熱交換器は、中空状の第1のチャンバと、前記第1のチャンバ内を通過するように配置され熱源媒体が流入する第1の伝熱管と、を有する中間媒体蒸発器と、前記第1のチャンバよりも上方に配置される中空状の第2のチャンバと、前記第2のチャンバ内を通過するように配置され低温液化ガスが流入する第2の伝熱管と、を有する液化ガス気化器と、内管と前記内管の径方向外側に配置される外管とを含む多重管構造であり、前記第1のチャンバ内と前記第2のチャンバ内とを相互に連通する連通管と、を備える。前記第1のチャンバ、前記第2のチャンバ及び前記連通管による空間内には中間媒体が封入されている。前記第1のチャンバ内の液状の中間媒体は、前記第1の伝熱管を介して前記熱源媒体に加熱されて気化し、ガス状の中間媒体になり、前記第2のチャンバ内のガス状の中間媒体は、前記第2の伝熱管を介して前記低温液化ガスに冷やされて凝縮し、液状の中間媒体になる。そして、前記内管の内側の空間、及び、前記内管と前記外管との間の空間のうちの一方を第1流路とし、他方を第2流路としたときに、前記第1流路は、前記第2のチャンバ内における前記液状の中間媒体の液面よりも上側の位置で開口する第1上側開口部と、前記第1のチャンバ内における前記液状の中間媒体の液面よりも上側の位置で開口する第1下側開口部と、を有し、ガス状の中間媒体が流れるガス流路として機能する。前記第2流路は、前記第2のチャンバ内における前記液状の中間媒体の液面よりも下側の位置で開口する第2上側開口部と、前記第1のチャンバ内で開口する第2下側開口部と、を有し、少なくとも一部において前記液状の中間媒体で満たされた状態で、前記液状の中間媒体が流れる液流路として機能する。 An intermediate medium heat exchanger according to one aspect of the present invention includes a first hollow chamber and a first heat transfer tube arranged to pass through the first chamber and into which a heat source medium flows. an intermediate medium evaporator having an intermediate medium evaporator, a hollow second chamber disposed above the first chamber, and a second chamber disposed so as to pass through the second chamber and into which low-temperature liquefied gas flows. a liquefied gas vaporizer having a heat exchanger tube; a multi-tube structure including an inner tube and an outer tube disposed radially outside the inner tube; and a communication pipe that communicates with each other. An intermediate medium is sealed in a space formed by the first chamber, the second chamber, and the communication pipe. The liquid intermediate medium in the first chamber is heated by the heat source medium through the first heat transfer tube and vaporized, becoming a gaseous intermediate medium, and the gaseous intermediate medium in the second chamber is vaporized. The intermediate medium is cooled and condensed into the low-temperature liquefied gas through the second heat transfer tube, and becomes a liquid intermediate medium. When one of the space inside the inner tube and the space between the inner tube and the outer tube is used as a first flow path and the other is used as a second flow path, the first flow path The channel includes a first upper opening that opens at a position above the liquid level of the liquid intermediate medium in the second chamber, and a first upper opening that opens at a position above the liquid level of the liquid intermediate medium in the first chamber. and a first lower opening that opens at an upper position, and functions as a gas flow path through which a gaseous intermediate medium flows. The second flow path has a second upper opening that opens at a position below the liquid level of the liquid intermediate medium in the second chamber, and a second lower opening that opens in the first chamber. and a side opening, and functions as a liquid flow path through which the liquid intermediate medium flows in a state where at least a portion thereof is filled with the liquid intermediate medium.
中間媒体式熱交換器では、第1のチャンバ内に溜まった液状の中間媒体は、第1のチャンバ内で第1の伝熱管を介して熱源媒体に加熱されて気化し、ガス状の中間媒体になる。ガス状の中間媒体は、連通管の内のガス流路として機能する第1流路を通じて上昇し、液化ガス気化器の第2のチャンバ内に流入する。そして、第2のチャンバ内において、ガス状の中間媒体は、第2の伝熱管を介して、低温液化ガスを加熱することによって、低温液化ガスを気化させる。このとき、ガス状の中間媒体は、低温液化ガスに冷やされて凝縮し、再び液状の中間媒体になる。そして、第2のチャンバ内に溜まった液状の中間媒体は、連通管の内の液流路として機能する第2流路を通じて、第1のチャンバ内に流入する。この一連の動作を繰り返すことによって、中間媒体式熱交換器では、中間媒体の循環を通じて、熱源媒体から低温液化ガスに熱伝達がなされる。 In an intermediate medium type heat exchanger, a liquid intermediate medium accumulated in a first chamber is heated by a heat source medium in the first chamber through a first heat transfer tube, and is vaporized, and is converted into a gaseous intermediate medium. become. The gaseous intermediate medium rises through a first channel serving as a gas channel in the communicating tube and flows into a second chamber of the liquefied gas vaporizer. Then, in the second chamber, the gaseous intermediate medium vaporizes the low-temperature liquefied gas by heating the low-temperature liquefied gas via the second heat transfer tube. At this time, the gaseous intermediate medium is cooled and condensed into low-temperature liquefied gas, and becomes a liquid intermediate medium again. The liquid intermediate medium accumulated in the second chamber flows into the first chamber through the second flow path that functions as a liquid flow path in the communication pipe. By repeating this series of operations, in the intermediate medium heat exchanger, heat is transferred from the heat source medium to the low-temperature liquefied gas through the circulation of the intermediate medium.
さらに、中間媒体式熱交換器では、前記中間媒体蒸発器が前記第1のチャンバを有し、前記液化ガス気化器が前記第2のチャンバを有しており、前記第1のチャンバ内と前記第2のチャンバ内とが連通管で相互に連通されているので、専用に設計されて製造することを必要とせず、汎用の熱交換器によって構成することができる。このため、コストを抑制することができる。 Further, in the intermediate medium heat exchanger, the intermediate medium evaporator has the first chamber, the liquefied gas vaporizer has the second chamber, and the inside of the first chamber and the Since the inside of the second chamber is communicated with each other through the communication pipe, it is not necessary to specially design and manufacture it, and it can be constructed using a general-purpose heat exchanger. Therefore, costs can be reduced.
さらに、中間媒体式熱交換器では、多重管構造の連通管で液流路とガス流路とを構成しているので、互いに異なる位置に設けられる複数の単管構造の連通管でそれぞれ液流路とガス流路とを構成する場合に比べて、連通管の本数を減らすことができる。 Furthermore, in an intermediate medium heat exchanger, the liquid flow path and the gas flow path are constructed using communication tubes with a multi-tube structure. The number of communication pipes can be reduced compared to the case where the gas flow path and the gas flow path are configured.
また、中間媒体式熱交換器では、第2流路が少なくとも一部において前記液状の中間媒体で満たされているので、第2流路の中にガス状の中間媒体が流入したとしても、第2流路の中で液状の中間媒体が流れやすい状態が維持され、第2流路は液流路として機能することができる。 In addition, in the intermediate medium type heat exchanger, the second flow path is at least partially filled with the liquid intermediate medium, so even if the gaseous intermediate medium flows into the second flow path, the second flow path is filled with the liquid intermediate medium. A state in which the liquid intermediate medium easily flows in the two channels is maintained, and the second channel can function as a liquid channel.
中間媒体式熱交換器の好ましい態様として、前記中間媒体式熱交換器は、前記第2流路において、前記第1のチャンバ内における前記液状の中間媒体の液面よりも上側の位置に設けられ、前記液状の中間媒体を溜める液溜め部を更に備える。 In a preferred embodiment of the intermediate medium heat exchanger, the intermediate medium heat exchanger is provided in the second flow path at a position above the liquid level of the liquid intermediate medium in the first chamber. , further comprising a liquid reservoir section for storing the liquid intermediate medium.
この態様に係る中間媒体式熱交換器では、第2流路の液溜め部が液状の中間媒体で満たされるため、第1のチャンバ内における液状の中間媒体の液面よりも下側の位置にまで第2流路を延ばす必要がない。 In the intermediate medium heat exchanger according to this aspect, since the liquid reservoir of the second flow path is filled with the liquid intermediate medium, the liquid intermediate medium is located at a position below the liquid level of the liquid intermediate medium in the first chamber. There is no need to extend the second flow path up to this point.
中間媒体式熱交換器の好ましい態様として、前記液溜め部は、前記第2流路の前記第2下側開口部から流出した前記液状の中間媒体を溜める一方で、溜まった前記液状の中間媒体を、前記第2下側開口部よりも上側に位置する上縁部から溢れさせるように構成されている。 In a preferred embodiment of the intermediate medium type heat exchanger, the liquid reservoir section stores the liquid intermediate medium flowing out from the second lower opening of the second flow path, and the liquid intermediate medium that has accumulated therein. is configured to overflow from an upper edge located above the second lower opening.
この態様に係る中間媒体式熱交換器では、液溜め部において、液状の中間媒体が一定量溜まった状態が維持される一方で、第2下側開口部は液溜め部の上縁部よりも下方に位置している。このため、第1のチャンバ内のガス状の中間媒体は、液溜め部の上縁部から第2下側開口部に向かうことができない。したがって、第2流路は、液溜め部によって液封されている状態となる。 In the intermediate medium heat exchanger according to this aspect, a certain amount of the liquid intermediate medium is maintained in the liquid reservoir, while the second lower opening is lower than the upper edge of the liquid reservoir. It is located at the bottom. Therefore, the gaseous intermediate medium in the first chamber cannot flow from the upper edge of the liquid reservoir toward the second lower opening. Therefore, the second flow path is in a state where it is liquid-sealed by the liquid reservoir.
さらに、この態様に係る中間媒体式熱交換器では、多重管構造の連通管に液溜め部を簡易に設けることができ、コストを抑制することができる。 Furthermore, in the intermediate medium type heat exchanger according to this aspect, the liquid reservoir can be easily provided in the communication tube of the multi-tube structure, and costs can be suppressed.
中間媒体式熱交換器の好ましい態様として、前記第2流路は、前記第2上側開口部から下方に延びる上側流路部と、前記第2下側開口部から上方に延び且つ上端部が前記上側流路部の下端部よりも上方に位置する下側流路部と、を更に有し、前記液溜め部は、前記上側流路部の前記下端部から流出した前記液状の中間媒体を溜める一方で、溜まった前記液状の中間媒体を、前記下側流路部の前記上端部に流入させるように構成されている。 In a preferred embodiment of the intermediate medium heat exchanger, the second flow path includes an upper flow path portion extending downward from the second upper opening, and an upper end portion extending upward from the second lower opening. The liquid intermediate medium further includes a lower flow path portion located above a lower end portion of the upper flow path portion, and the liquid reservoir portion stores the liquid intermediate medium flowing out from the lower end portion of the upper flow path portion. On the other hand, the liquid intermediate medium that has accumulated is configured to flow into the upper end portion of the lower flow path portion.
この態様に係る中間媒体式熱交換器では、第2のチャンバ内で凝縮した液状の中間媒体は、第2流路の上側流路部の下端部から液溜め部に流入し、液溜め部から下側流路部の上端部に流入して、第1のチャンバに流れる。このとき、液溜め部において、下側流路部の上端部と上側流路部の下端部との間で、液状の中間媒体が一定量溜まった状態が維持される。そして、上側流路部の下端部は、下側流路部の上端部よりも下方に位置しているので、第1のチャンバ内で気化したガス状の中間媒体が下側流路部を上昇したとしても、ガス状の中間媒体は、上側流路部の下端部に向かうことができない。したがって、第2流路の上側流路部は、液溜め部によって液封されている状態となる。 In the intermediate medium heat exchanger according to this aspect, the liquid intermediate medium condensed in the second chamber flows into the liquid reservoir from the lower end of the upper flow passage of the second flow path, and from the liquid reservoir. It flows into the upper end of the lower flow path section and flows into the first chamber. At this time, in the liquid reservoir, a certain amount of the liquid intermediate medium is maintained between the upper end of the lower flow path and the lower end of the upper flow path. Since the lower end of the upper flow path is located below the upper end of the lower flow path, the gaseous intermediate medium vaporized in the first chamber rises up the lower flow path. Even if it did, the gaseous intermediate medium would not be able to reach the lower end of the upper channel section. Therefore, the upper flow path portion of the second flow path is in a liquid-sealed state by the liquid reservoir portion.
前記中間媒体式熱交換器の好ましい態様として、前記液溜め部は、前記液溜め部を通過する前記液状の中間媒体の下向きの流れを上向きの流れに曲げる曲面を含んだ形状に形成されている。 In a preferred embodiment of the intermediate medium heat exchanger, the liquid reservoir is formed in a shape including a curved surface that bends a downward flow of the liquid intermediate medium passing through the liquid reservoir into an upward flow. .
この態様に係る中間媒体式熱交換器では、液溜め部が前記曲面を含んだ形状に形成されているため、液溜め部を通過する液状の中間媒体が曲線状に曲がるように向きを変える。これにより、液溜め部を通過する液状の中間媒体の流動抵抗が低下し、液溜め部による圧力損失が抑えられる。 In the intermediate medium heat exchanger according to this aspect, since the liquid reservoir is formed in a shape including the curved surface, the liquid intermediate medium passing through the liquid reservoir changes direction so as to be curved. This reduces the flow resistance of the liquid intermediate medium passing through the liquid reservoir, and suppresses pressure loss due to the liquid reservoir.
前記中間媒体式熱交換器の好ましい態様として、前記第1流路は前記連通管の前記内管の内側の空間として形成され、前記第2流路は前記内管と前記外管との間の空間として形成され、前記連通管は、前記液溜め部から流出した前記液状の中間媒体が、前記第1下側開口部に入ろうとする前記ガス状の中間媒体の流れに乗って前記第1下側開口部を通じて前記第1流路内に流入することを抑止する液流入抑止部材を更に有する。 In a preferred embodiment of the intermediate medium heat exchanger, the first flow path is formed as a space inside the inner pipe of the communication pipe, and the second flow path is formed as a space between the inner pipe and the outer pipe. The communication pipe is formed as a space, and the communication pipe is configured such that the liquid intermediate medium flowing out from the liquid reservoir section is carried by the flow of the gaseous intermediate medium that is about to enter the first lower opening. It further includes a liquid inflow prevention member that prevents liquid from flowing into the first flow path through the side opening.
この態様に係る前記中間媒体式熱交換器では、第2流路が第1流路の径方向外側に位置している。このため、仮に、液流入抑止部材が設けられていない場合、液溜め部から流出した液状の中間媒体は、第1下側開口部に入ろうとするガス状の中間媒体の流れに乗って第1下側開口部を通じて第1流路内に流入しようとする。このため、ガス流路として機能する第1流路において、液状の中間媒体がガス状の中間媒体の流れの障害となるおそれが生ずる。ガス状の中間媒体の流れが障害されると、中間媒体式熱交換器全体での中間媒体の循環量が低下し、中間媒体式熱交換器の効率が低下することとなる。これに対し、この態様に係る前記中間媒体式熱交換器では、液流入抑止部材によって、液状の中間媒体が第1下側開口部を通じて前記第1流路内に流入することが抑止される。したがって、この態様に係る前記中間媒体式熱交換器では、液流入抑止部材によって、中間媒体式熱交換器の効率が低下することが抑制される。 In the intermediate medium heat exchanger according to this aspect, the second flow path is located outside the first flow path in the radial direction. Therefore, if the liquid inflow prevention member is not provided, the liquid intermediate medium that has flowed out from the liquid reservoir will ride on the flow of the gaseous intermediate medium that is about to enter the first lower opening. It attempts to flow into the first channel through the lower opening. For this reason, there is a possibility that the liquid intermediate medium becomes an obstacle to the flow of the gaseous intermediate medium in the first flow path functioning as a gas flow path. If the flow of the gaseous intermediate medium is obstructed, the amount of intermediate medium circulated throughout the intermediate heat exchanger will be reduced, resulting in a decrease in the efficiency of the intermediate heat exchanger. In contrast, in the intermediate medium heat exchanger according to this aspect, the liquid inflow prevention member prevents the liquid intermediate medium from flowing into the first flow path through the first lower opening. Therefore, in the intermediate medium heat exchanger according to this aspect, the liquid inflow suppressing member suppresses a decrease in the efficiency of the intermediate medium heat exchanger.
前記中間媒体式熱交換器の好ましい態様として、前記液流入抑止部材は、前記液溜め部から下方に延び、前記第1流路の前記第1下側開口部よりも下方に位置する下端部を有する。 In a preferred embodiment of the intermediate medium heat exchanger, the liquid inflow prevention member extends downward from the liquid reservoir and has a lower end portion located below the first lower opening of the first flow path. have
この態様に係る前記中間媒体式熱交換器では、前記液溜め部から下方に延びる液流入抑止部材の下端部が第1流路の第1下側開口部よりも下方に位置する。このため、液溜め部から流出する液状の中間媒体が、第1下側開口部に入ろうとするガス状の中間媒体の流れに乗って第1下側開口部を通じて第1流路内に流入することがより効果的に抑止される。 In the intermediate medium heat exchanger according to this aspect, the lower end of the liquid inflow prevention member extending downward from the liquid reservoir is located below the first lower opening of the first flow path. Therefore, the liquid intermediate medium flowing out from the liquid reservoir flows into the first channel through the first lower opening, riding on the flow of the gaseous intermediate medium that is about to enter the first lower opening. This will be more effectively suppressed.
前記中間媒体式熱交換器の好ましい態様として、前記液流入抑止部材は、前記第1流路の前記第1下側開口部から径方向に離れるように、鉛直方向に対して傾斜している。 In a preferred embodiment of the intermediate medium heat exchanger, the liquid inflow suppressing member is inclined with respect to the vertical direction so as to be radially away from the first lower opening of the first flow path.
この態様に係る前記中間媒体式熱交換器では、液流入抑止部材の下端部と第1下側開口部との間の距離が大きくなり、液溜め部から流出する液状の中間媒体が第1下側開口部を通じて第1流路内に流入することがより効果的に抑止される。 In the intermediate medium heat exchanger according to this aspect, the distance between the lower end of the liquid inflow prevention member and the first lower opening is increased, and the liquid intermediate medium flowing out from the liquid reservoir is transferred to the first lower opening. Flow into the first flow path through the side opening is more effectively suppressed.
前記中間媒体式熱交換器の好ましい態様として、前記液流入抑止部材は、前記第1流路の前記第1下側開口部を取り囲むように、前記第1流路の周方向に連続的に又は不連続的に形成されている。 In a preferred embodiment of the intermediate medium heat exchanger, the liquid inflow prevention member is arranged continuously in the circumferential direction of the first flow path or so as to surround the first lower opening of the first flow path. It is formed discontinuously.
この態様に係る前記中間媒体式熱交換器では、液流入抑止部材が第1下側開口部を第1流路の周方向に取り囲むことにより、液溜め部の周方向の任意の位置から流出する液状の中間媒体が第1下側開口部を通じて第1流路内に流入することが抑止される。また、この態様において、液流入抑止部材が不連続的に形成されている場合には、液流入抑止部材が液状の中間媒体の流入を抑止しながらガス状の中間媒体の流入を抑止しない状態が可能となる。 In the intermediate medium type heat exchanger according to this aspect, the liquid inflow prevention member surrounds the first lower opening in the circumferential direction of the first flow path, so that the liquid flows out from any position in the circumferential direction of the liquid reservoir. The liquid intermediate medium is prevented from flowing into the first flow path through the first lower opening. In addition, in this aspect, when the liquid inflow suppressing member is discontinuously formed, there is a state in which the liquid inflow suppressing member suppresses the inflow of the liquid intermediate medium but does not suppress the inflow of the gaseous intermediate medium. It becomes possible.
前記中間媒体式熱交換器の好ましい態様として、前記第2流路の前記第2下側開口部は、前記第1のチャンバ内における前記液状の中間媒体の液面よりも下側の位置に配置されることにより、前記液状の中間媒体に浸かっている。 In a preferred embodiment of the intermediate medium heat exchanger, the second lower opening of the second flow path is located at a position below the liquid level of the liquid intermediate medium in the first chamber. As a result, it is immersed in the liquid intermediate medium.
この態様に係る中間媒体式熱交換器では、液流路として機能する第2流路の下端部である第2下側開口部が第1のチャンバ内に溜まった液状の中間媒体に浸かっているので、第2流路の全体が液状の中間媒体で満たされた状態で運転することができる。このため、第2流路の中にガス状の中間媒体が流入したとしても、第2流路の中で液状の中間媒体が流れやすい状態が維持され、第2流路は液流路として機能し続けることができる。 In the intermediate medium heat exchanger according to this aspect, the second lower opening, which is the lower end of the second flow path that functions as a liquid flow path, is immersed in the liquid intermediate medium accumulated in the first chamber. Therefore, the second flow path can be operated with the entire second flow path filled with the liquid intermediate medium. Therefore, even if the gaseous intermediate medium flows into the second flow path, a state in which the liquid intermediate medium easily flows is maintained in the second flow path, and the second flow path functions as a liquid flow path. can continue to do so.
前記中間媒体式熱交換器の好ましい態様として、前記第2流路の前記第2下側開口部は、前記第1のチャンバ内において、前記第1の伝熱管の直上から側方にずれた位置に配置されている。 In a preferred embodiment of the intermediate medium heat exchanger, the second lower opening of the second flow path is located at a position laterally shifted from directly above the first heat exchanger tube in the first chamber. It is located in
第1のチャンバ内における液状の中間媒体に浸かっている第2流路の第2下側開口部が、第1の伝熱管の直上に配置されていると、第2下側開口部を通じて第2流路内に第1の伝熱管から発生するガス状の中間媒体の流入を生じさせるおそれがある。しかし、この態様に係る中間媒体式熱交換器では、第2下側開口部が第1のチャンバ内において第1の伝熱管の直上から側方にずれた位置に配置されているため、第2下側開口部から第2流路内にガス状の中間媒体が流入することが抑制される。 When the second lower opening of the second flow path, which is immersed in the liquid intermediate medium in the first chamber, is located directly above the first heat transfer tube, the second There is a possibility that the gaseous intermediate medium generated from the first heat transfer tube may flow into the flow path. However, in the intermediate medium heat exchanger according to this aspect, the second lower opening is disposed in the first chamber at a position shifted laterally from directly above the first heat exchanger tube. Gaseous intermediate medium is suppressed from flowing into the second flow path from the lower opening.
前記中間媒体式熱交換器の好ましい態様として、前記中間媒体蒸発器は、前記第1のチャンバ内の前記ガス状の中間媒体が前記第2下側開口部を通じて前記第2流路内に流入することを抑止するガス流入抑止部材を更に有する。 In a preferred embodiment of the intermediate medium heat exchanger, the intermediate medium evaporator is configured such that the gaseous intermediate medium in the first chamber flows into the second flow path through the second lower opening. It further includes a gas inflow suppressing member for suppressing this.
この態様に係る中間媒体式熱交換器では、中間媒体蒸発器の第1のチャンバ内で発生したガス状の中間媒体が、液中を浮上したとしても、第2下側開口部から第2流路内に流入することが抑止される。 In the intermediate medium heat exchanger according to this aspect, even if the gaseous intermediate medium generated in the first chamber of the intermediate medium evaporator floats in the liquid, the second flow is caused to flow from the second lower opening. This prevents water from flowing into the road.
前記中間媒体式熱交換器の好ましい態様として、前記第1流路の水力直径は、前記第2流路の水力直径よりも大きい。 In a preferred embodiment of the intermediate medium heat exchanger, the hydraulic diameter of the first flow path is larger than the hydraulic diameter of the second flow path.
この態様に係る前記中間媒体式熱交換器では、ガス状の中間媒体が流れる第1流路による圧力損失が抑えられる。 In the intermediate medium heat exchanger according to this aspect, pressure loss due to the first channel through which the gaseous intermediate medium flows is suppressed.
前記中間媒体式熱交換器の好ましい態様として、前記第1流路の前記第1上側開口部及び前記第1下側開口部は、開口径を大きくするように逆テーパー状に形成されている。 In a preferred embodiment of the intermediate medium heat exchanger, the first upper opening and the first lower opening of the first flow path are formed in a reverse tapered shape to increase the opening diameter.
この態様に係る前記中間媒体式熱交換器では、ガス状の中間媒体が流れる第1流路による圧力損失が抑えられる。 In the intermediate medium heat exchanger according to this aspect, pressure loss due to the first channel through which the gaseous intermediate medium flows is suppressed.
前記中間媒体式熱交換器の好ましい態様として、前記第2流路の前記第2上側開口部は、開口径を大きくするように逆テーパー状に形成されている。 In a preferred embodiment of the intermediate medium heat exchanger, the second upper opening of the second flow path is formed in a reverse tapered shape to increase the opening diameter.
この態様に係る前記中間媒体式熱交換器では、液状の中間媒体が流れる第2流路による圧力損失が抑えられる。 In the intermediate medium heat exchanger according to this aspect, pressure loss due to the second channel through which the liquid intermediate medium flows is suppressed.
前記中間媒体式熱交換器の好ましい態様として、前記中間媒体式熱交換器は、第2の連通管を更に備える。第2の連通管は、内管と前記内管の径方向外側に配置される外管とを含む多重管構造であり、前記第1のチャンバ内と前記第2のチャンバ内とを相互に連通し、前記内管の内側の空間、及び、前記内管と前記外管との間の空間のうちの一方を前記第1流路とし、他方を前記第2流路とする。 In a preferred embodiment of the intermediate medium heat exchanger, the intermediate medium heat exchanger further includes a second communication pipe. The second communication pipe has a multi-tube structure including an inner pipe and an outer pipe disposed radially outside the inner pipe, and communicates the inside of the first chamber and the inside of the second chamber with each other. However, one of the space inside the inner tube and the space between the inner tube and the outer tube is used as the first flow path, and the other is used as the second flow path.
この態様に係る前記中間媒体式熱交換器では、複数の連通管を備えるため、中間媒体蒸発器と液化ガス気化器との間で循環する中間媒体の循環量を増大させることができ、中間媒体式熱交換器の効率を向上させることができる。 Since the intermediate medium heat exchanger according to this aspect includes a plurality of communication pipes, it is possible to increase the amount of intermediate medium circulated between the intermediate medium evaporator and the liquefied gas vaporizer, and the intermediate medium The efficiency of the heat exchanger can be improved.
前記中間媒体式熱交換器の好ましい態様として、前記内管と前記外管の少なくとも一方には、断熱材が設けられている。 In a preferred embodiment of the intermediate medium heat exchanger, at least one of the inner tube and the outer tube is provided with a heat insulating material.
この態様に係る前記中間媒体式熱交換器では、内管に断熱材が設けられている場合には、内管と外管の間の熱交換による影響を抑制し、外管に断熱材が設けられている場合には、外管を流れる中間媒体と大気との間の熱交換による影響を抑制することができる。 In the intermediate medium type heat exchanger according to this aspect, when the inner pipe is provided with a heat insulating material, the effect of heat exchange between the inner pipe and the outer pipe is suppressed, and the outer pipe is provided with a heat insulating material. In this case, the influence of heat exchange between the intermediate medium flowing through the outer tube and the atmosphere can be suppressed.
本発明に係る中間媒体式熱交換器では、コストを抑制することができる。 The intermediate medium heat exchanger according to the present invention can reduce costs.
以下、実施形態に係る中間媒体式熱交換器について、説明する。また、以下の説明では、連通管について、図13、図15に示す第2実施形態の第1変形例、第3変形例を除き、径方向に対称な形状であることを前提として、説明を行っている。 Hereinafter, an intermediate medium heat exchanger according to an embodiment will be described. In addition, in the following description, the communication pipe will be described on the assumption that it has a radially symmetrical shape, except for the first modification and the third modification of the second embodiment shown in FIGS. 13 and 15 . Is going.
(第1実施形態)
中間媒体式熱交換器は、熱源媒体と低温液化ガスとの間で中間媒体を介して熱交換させる熱交換器である。中間媒体式熱交換器は、中間媒体を循環させながら熱源媒体の熱を、中間媒体を介して液化天然ガス(LNG)に伝熱し、LNGを気化させて天然ガス(NG)を生成する。なお、中間媒体式熱交換器は、低温液化ガスとしてLNGを気化させる構成に限られず、例えばエチレン、液化酸素、液化窒素等を気化させるものであってもよい。また、熱源媒体は、海水、工業用水等である。
(First embodiment)
An intermediate medium heat exchanger is a heat exchanger that exchanges heat between a heat source medium and low-temperature liquefied gas via an intermediate medium. An intermediate medium heat exchanger circulates an intermediate medium, transfers heat from a heat source medium to liquefied natural gas (LNG) via the intermediate medium, and vaporizes the LNG to generate natural gas (NG). Note that the intermediate medium heat exchanger is not limited to a configuration that vaporizes LNG as a low-temperature liquefied gas, but may also vaporize, for example, ethylene, liquefied oxygen, liquefied nitrogen, or the like. Further, the heat source medium is seawater, industrial water, or the like.
図1、2に示すように、中間媒体式熱交換器1は、中間媒体蒸発器E1と、液化ガス気化器E2と、連通管30と、液溜め部40と、を備える。中間媒体式熱交換器1は、中間媒体蒸発器E1、液化ガス気化器E2、及び連通管30により形成される閉じられた空間を有している。そして、中間媒体式熱交換器1の空間内には、中間媒体LM、GMが封入されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the intermediate medium heat exchanger 1 includes an intermediate medium evaporator E1, a liquefied gas vaporizer E2, a communication pipe 30, and a liquid reservoir 40. The intermediate medium heat exchanger 1 has a closed space formed by an intermediate medium evaporator E1, a liquefied gas vaporizer E2, and a communication pipe 30. In the space of the intermediate medium heat exchanger 1, intermediate media LM and GM are sealed.
中間媒体蒸発器E1は、シェルアンドチューブ型の熱交換器によって構成されている。すなわち、中間媒体蒸発器E1は、長手方向を水平方向とする中空状のチャンバ(第1のチャンバ)10cと、第1のチャンバ10c内を通過するように配置された第1の伝熱管10dと、を有する。中間媒体蒸発器E1では、第1の伝熱管10d内の熱源媒体と第1のチャンバ10c内の液状の中間媒体LMとの間で熱交換が行われ、熱源媒体からの熱によって液状の中間媒体LMが蒸発し、ガス状の中間媒体GMが生成される。 The intermediate medium evaporator E1 is constituted by a shell and tube type heat exchanger. That is, the intermediate medium evaporator E1 includes a hollow chamber (first chamber) 10c whose longitudinal direction is horizontal, and a first heat exchanger tube 10d arranged to pass through the first chamber 10c. , has. In the intermediate medium evaporator E1, heat exchange is performed between the heat source medium in the first heat transfer tube 10d and the liquid intermediate medium LM in the first chamber 10c, and the liquid intermediate medium is heated by the heat from the heat source medium. LM evaporates and a gaseous intermediate medium GM is produced.
第1の伝熱管10dは、図1に示すように、直管形状を有し、第1のチャンバ10c内の下側(底側)を通過するように配置されている。第1の伝熱管10dは、第1のチャンバ10cをその長手方向に貫通する。そして、第1の伝熱管10dにおいて、熱源媒体が図1の左側から流入し図1の右側へ(すなわち、伝熱管10dにおける長手方向の一方側から他方側へ)流出している。図2に示すように、第1の伝熱管10dは、複数本用意されている。 As shown in FIG. 1, the first heat exchanger tube 10d has a straight tube shape and is arranged so as to pass through the lower side (bottom side) of the first chamber 10c. The first heat exchanger tube 10d passes through the first chamber 10c in its longitudinal direction. In the first heat exchanger tube 10d, the heat source medium flows in from the left side in FIG. 1 and flows out to the right side in FIG. 1 (that is, from one side in the longitudinal direction of the heat exchanger tube 10d to the other side). As shown in FIG. 2, a plurality of first heat exchanger tubes 10d are prepared.
第1のチャンバ10c内には、中間媒体式熱交換器1の稼働状態において、図1及び図2に示すように、液状の中間媒体LMが溜まっている。第1の伝熱管10dは、第1のチャンバ10c内に溜まった液状の中間媒体LMに浸かっている。 In the first chamber 10c, when the intermediate medium heat exchanger 1 is in operation, as shown in FIGS. 1 and 2, a liquid intermediate medium LM is accumulated. The first heat transfer tube 10d is immersed in the liquid intermediate medium LM accumulated in the first chamber 10c.
液化ガス気化器E2は、シェルアンドチューブ型の熱交換器によって構成されている。すなわち、液化ガス気化器E2は、第1のチャンバ10cよりも上方に配置され長手方向を水平方向とする中空状のチャンバ(第2のチャンバ)20cと、第2のチャンバ20c内を通過するように配置された第2の伝熱管20dと、を有する。液化ガス気化器E2では、第2のチャンバ20c内のガス状の中間媒体GMと第2の伝熱管20d内の低温液化ガスとの間で熱交換が行われ、中間媒体GMの熱によって低温液化ガスが気化する。この際、ガス状の中間媒体GMが低温液化ガスに冷やされることにより、液状の中間媒体LMが生成される。 The liquefied gas vaporizer E2 is constituted by a shell and tube type heat exchanger. That is, the liquefied gas vaporizer E2 includes a hollow chamber (second chamber) 20c that is arranged above the first chamber 10c and whose longitudinal direction is horizontal, and a chamber that passes through the second chamber 20c. and a second heat exchanger tube 20d disposed in the second heat exchanger tube 20d. In the liquefied gas vaporizer E2, heat exchange is performed between the gaseous intermediate medium GM in the second chamber 20c and the low-temperature liquefied gas in the second heat transfer tube 20d, and the heat of the intermediate medium GM causes low-temperature liquefaction. The gas evaporates. At this time, the gaseous intermediate medium GM is cooled to a low-temperature liquefied gas, thereby generating the liquid intermediate medium LM.
第2の伝熱管20dは、図1に示すように、U字形状を有し、第2のチャンバ20cの底部との間に間隔をあけて、第2のチャンバ20c内を通過するように配置されている。具体的には、第2の伝熱管20dは、その一端が第2のチャンバ20cの長手方向一方側壁部に接続され、第2のチャンバ20cの長手方向他方側壁部の近傍にまで延びている。そして、第2の伝熱管20dは、長手方向他方側壁部の近傍で屈曲するように折り返し、その他端が第2のチャンバ20cの長手方向一方側壁部に接続されている。図2に示すように、第2の伝熱管20dは、複数本用意されている。なお、第2の伝熱管20dは、U字形状を有しているものに限定されず、直管状のものであってもよい。なお、本明細書において、「長手方向一方側」とは、図1の左側を意味するものとし、「長手方向他方側」とは、図1の右側を意味するものとする。 As shown in FIG. 1, the second heat transfer tube 20d has a U-shape and is arranged to pass through the second chamber 20c with a space between it and the bottom of the second chamber 20c. has been done. Specifically, one end of the second heat exchanger tube 20d is connected to one side wall in the longitudinal direction of the second chamber 20c, and extends to the vicinity of the other side wall in the longitudinal direction of the second chamber 20c. The second heat exchanger tube 20d is bent back near the other side wall in the longitudinal direction, and the other end is connected to the one side wall in the longitudinal direction of the second chamber 20c. As shown in FIG. 2, a plurality of second heat exchanger tubes 20d are prepared. Note that the second heat exchanger tube 20d is not limited to having a U-shape, but may be a straight tube. In this specification, "one side in the longitudinal direction" shall mean the left side in FIG. 1, and "the other side in the longitudinal direction" shall mean the right side in FIG. 1.
第2のチャンバ20c内には、中間媒体式熱交換器1の稼働状態において、図1及び図2に示すように、ガス状の中間媒体GMと液状の中間媒体LMとが溜まっている。第2の伝熱管20dは、第2のチャンバ20c内に溜まった液状の中間媒体LMよりも上方に離れて配置されている。 In the second chamber 20c, in the operating state of the intermediate medium type heat exchanger 1, as shown in FIGS. 1 and 2, a gaseous intermediate medium GM and a liquid intermediate medium LM are accumulated. The second heat transfer tube 20d is arranged above and apart from the liquid intermediate medium LM accumulated in the second chamber 20c.
連通管30は、図2に示すように、内管31と、内管31の径方向外側に配置される外管32と、を含む二重管構造の管である。連通管30は、内管31及び外管32のそれぞれにより、第1のチャンバ10c内と第2のチャンバ20c内とを相互に連通している。 As shown in FIG. 2, the communication tube 30 is a tube with a double tube structure including an inner tube 31 and an outer tube 32 disposed radially outside the inner tube 31. The communication tube 30 communicates the inside of the first chamber 10c and the inside of the second chamber 20c with each other through an inner tube 31 and an outer tube 32, respectively.
外管32の上端は、第2のチャンバ20cの下面を形成する底面部に、例えば溶接によって接続されている。外管32の上端は、第2のチャンバ20c内に溜まる液状の中間媒体LMの中で開口している。外管32の途中部は、第1のチャンバ10cの上面を形成する天面部に、例えば溶接によって接続されている。そして、外管32は、第1のチャンバ10cの上面側の天面部を貫通している。すなわち、外管32の下端は、第1のチャンバ10c内に進入している態様となっている。外管32の下端は、第1のチャンバ10c内であって、第1のチャンバ10c内に溜まる液状の中間媒体LMの液面よりも上側の位置で開口している。 The upper end of the outer tube 32 is connected to a bottom portion forming the lower surface of the second chamber 20c, for example, by welding. The upper end of the outer tube 32 is open into the liquid intermediate medium LM accumulated in the second chamber 20c. An intermediate portion of the outer tube 32 is connected to a top surface forming the upper surface of the first chamber 10c, for example, by welding. The outer tube 32 passes through the top surface of the first chamber 10c. That is, the lower end of the outer tube 32 enters into the first chamber 10c. The lower end of the outer tube 32 is opened in the first chamber 10c at a position above the liquid level of the liquid intermediate medium LM accumulated in the first chamber 10c.
内管31は、外管32の内側において、第1のチャンバ10c内の空間から第2のチャンバ20c内の空間にまで延びるように配置されている。そして、内管31の長さは、外管32の長さよりも長くなるように設定されている。内管31の上端は、外管32の上端よりも高く、かつ、第2のチャンバ20cに溜まる液状の中間媒体LMの液面よりも高くなるように設定されている。内管31の上端は、第2のチャンバ20c内のガス状の中間媒体GMの中で開口している。内管31の下端は、外管32の下端よりも低く、かつ、第1のチャンバ10c内に溜まる液状の中間媒体LMの液面よりも高くなるように設定されている。内管31の下端は、第1のチャンバ10c内のガス状の中間媒体GMの中で開口している。 The inner tube 31 is arranged inside the outer tube 32 so as to extend from the space within the first chamber 10c to the space within the second chamber 20c. The length of the inner tube 31 is set to be longer than the length of the outer tube 32. The upper end of the inner tube 31 is set higher than the upper end of the outer tube 32 and higher than the liquid level of the liquid intermediate medium LM accumulated in the second chamber 20c. The upper end of the inner tube 31 opens into the gaseous intermediate medium GM in the second chamber 20c. The lower end of the inner tube 31 is set to be lower than the lower end of the outer tube 32 and higher than the liquid level of the liquid intermediate medium LM accumulated in the first chamber 10c. The lower end of the inner tube 31 opens into the gaseous intermediate medium GM in the first chamber 10c.
そして、連通管30は、内管31の内側と、内管31と外管32との間に、それぞれ空間を形成している。本第1実施形態において、内管31の内側の空間を第1流路F1とし、内管31と外管32との間の空間を第2流路F2とする。 The communication tube 30 forms a space inside the inner tube 31 and between the inner tube 31 and the outer tube 32, respectively. In the first embodiment, the space inside the inner tube 31 is defined as a first flow path F1, and the space between the inner tube 31 and the outer tube 32 is defined as a second flow path F2.
第1流路F1は、内管31の上端によって形成される開口部である第1上側開口部F1bと、内管31の下端によって形成される開口部である第1下側開口部F1aと、を有する。第1上側開口部F1bは、第2のチャンバ20c内に溜まる液状の中間媒体LMの上側に位置している。第1下側開口部F1aは、後述する第2下側開口部F2aよりも下側の位置であって、第2下側開口部F2aの高さ位置と第1のチャンバ10c内に溜まる液状の中間媒体LMの液面との間の位置に位置している。 The first flow path F1 includes a first upper opening F1b, which is an opening formed by the upper end of the inner tube 31, and a first lower opening F1a, which is an opening formed by the lower end of the inner tube 31. has. The first upper opening F1b is located above the liquid intermediate medium LM that accumulates in the second chamber 20c. The first lower opening F1a is located at a lower position than a second lower opening F2a, which will be described later, and is located at a height of the second lower opening F2a and the liquid accumulated in the first chamber 10c. It is located at a position between the liquid level of the intermediate medium LM.
第2流路F2は、外管32の上端と内管31とによって形成される開口部である環状の第2上側開口部F2bと、外管32の下端と内管31とによって形成される開口部である環状の第2下側開口部F2aと、を有する。第2上側開口部F2bは、第1上側開口部F1bよりも下側の位置において、第2のチャンバ20c内に溜まる液状の中間媒体LMに開口している。第2下側開口部F2aは、外管32が第1のチャンバ10cに接続する高さ位置と第1のチャンバ10c内に溜まる液状の中間媒体LMの液面との間の位置に開口している。 The second flow path F2 includes an annular second upper opening F2b that is an opening formed by the upper end of the outer tube 32 and the inner tube 31, and an opening formed by the lower end of the outer tube 32 and the inner tube 31. It has an annular second lower opening F2a which is a section. The second upper opening F2b opens into the liquid intermediate medium LM accumulated in the second chamber 20c at a position below the first upper opening F1b. The second lower opening F2a opens at a position between the height position where the outer tube 32 connects to the first chamber 10c and the liquid level of the liquid intermediate medium LM accumulated in the first chamber 10c. There is.
第2のチャンバ20c内の液状の中間媒体LMは、第2上側開口部F2bを通じて第2流路F2内に流入し、第2流路F2内の液状の中間媒体LMは、第2下側開口部F2aを通じて第1のチャンバ10c内に流入する。すなわち、第2流路F2は、液状の中間媒体LMが流れる液流路として機能する。 The liquid intermediate medium LM in the second chamber 20c flows into the second flow path F2 through the second upper opening F2b, and the liquid intermediate medium LM in the second flow path F2 flows into the second flow path F2 through the second lower opening F2b. It flows into the first chamber 10c through the portion F2a. That is, the second flow path F2 functions as a liquid flow path through which the liquid intermediate medium LM flows.
一方、第1のチャンバ10c内のガス状の中間媒体GMは、第1下側開口部F1aを通じて第1流路F1内に流入し、第1流路F1内のガス状の中間媒体GMは、第1上側開口部F1bを通じて第2のチャンバ20c内に流入する。すなわち、第1流路F1は、ガス状の中間媒体GMが流れるガス流路として機能する。 On the other hand, the gaseous intermediate medium GM in the first chamber 10c flows into the first flow path F1 through the first lower opening F1a, and the gaseous intermediate medium GM in the first flow path F1 is It flows into the second chamber 20c through the first upper opening F1b. That is, the first flow path F1 functions as a gas flow path through which the gaseous intermediate medium GM flows.
液溜め部40は、液状の中間媒体LMを溜める部分であり、第1のチャンバ10c内において、連通管30における第1流路F1(内管31)の径方向外側かつ第2流路F2の第2下側開口部F2aの下側(外管32の下端の下側)かつ第1のチャンバ10c内における液状の中間媒体LMの液面よりも上側の位置に設けられる。 The liquid reservoir section 40 is a section that stores the liquid intermediate medium LM, and is located inside the first chamber 10c on the radially outer side of the first flow path F1 (inner pipe 31) and the second flow path F2 in the communication pipe 30. It is provided below the second lower opening F2a (below the lower end of the outer tube 32) and above the liquid level of the liquid intermediate medium LM in the first chamber 10c.
液溜め部40は、下向きに凸の形状に形成されている。液溜め部40は、第2流路F2の第2下側開口部F2aの下側において、内管31の管壁の外側面から外管32の管壁よりも径方向外側の位置にまで径方向に延びる底面部と、底面部の外側端縁から第2下側開口部F2aよりも高さ方向の上側の位置にまで上方に延びる縦壁部と、を有する。そして、縦壁部の上縁部が、液溜め部40の上縁部42をなす。つまり、液溜め部40は、第2流路F2の第2下側開口部F2aから流出した液状の中間媒体LMを底面から上縁部42の高さ位置まで溜める一方で、溜まった液状の中間媒体LMを、第2下側開口部F2aよりも上側に位置する液溜め部40の上縁部42から溢れさせるように構成されている。 The liquid reservoir 40 is formed in a downwardly convex shape. The liquid reservoir 40 extends radially from the outer surface of the tube wall of the inner tube 31 to a position radially outer than the tube wall of the outer tube 32 below the second lower opening F2a of the second flow path F2. It has a bottom part extending in the direction, and a vertical wall part extending upward from the outer edge of the bottom part to a position above the second lower opening F2a in the height direction. The upper edge of the vertical wall forms the upper edge 42 of the liquid reservoir 40. In other words, the liquid reservoir 40 stores the liquid intermediate medium LM flowing out from the second lower opening F2a of the second flow path F2 from the bottom surface to the height of the upper edge 42, and at the same time, the liquid intermediate medium LM that has accumulated The medium LM is configured to overflow from the upper edge 42 of the liquid reservoir 40 located above the second lower opening F2a.
第2下側開口部F2aは、液溜め部40に溜められた液状の中間媒体LMに浸かる。これにより、第2流路F2は、液状の中間媒体LMで満たされた状態となる。 The second lower opening F2a is immersed in the liquid intermediate medium LM stored in the liquid reservoir 40. As a result, the second flow path F2 is filled with the liquid intermediate medium LM.
次に、第1実施形態に係る中間媒体式熱交換器1の運転動作による作用効果を説明する。 Next, the operational effects of the intermediate medium heat exchanger 1 according to the first embodiment will be explained.
中間媒体式熱交換器1では、第1のチャンバ10c内に溜まった液状の中間媒体LMは、第1の伝熱管10dを介して熱源媒体によって加熱されて気化し、ガス状の中間媒体GMになる。ガス状の中間媒体GMは、一旦第1のチャンバ10c内の上側に溜まった後、連通管30の内管31の内側の空間(第1流路F1)を通じて上昇し、液化ガス気化器E2の第2のチャンバ20c内に流入する。そして、第2のチャンバ20c内において、ガス状の中間媒体GMは、第2の伝熱管20dを介して、低温液化ガスを加熱することによって、低温液化ガスを気化させる。このとき、ガス状の中間媒体GMは、低温液化ガスに冷やされて凝縮し、再び液状の中間媒体LMになる。そして、第2のチャンバ20c内に一旦溜まった液状の中間媒体LMは、連通管30のうち内管31と外管32との間の空間(第2流路F2)を通じて、第1のチャンバ10c内の液溜め部40に流入する。液溜め部40は、液状の中間媒体LMが一定量溜まった状態を維持しながら、液溜め部40の上縁部42から液状の中間媒体LMを溢れさせる。溢れた液状の中間媒体LMは、再び第1のチャンバ10c内に溜まる。この一連の動作を繰り返すことによって、中間媒体式熱交換器1では、中間媒体の循環を通じて、熱源媒体から低温液化ガスに熱伝達がされる。 In the intermediate medium type heat exchanger 1, the liquid intermediate medium LM accumulated in the first chamber 10c is heated and vaporized by the heat source medium through the first heat transfer tube 10d, and becomes a gaseous intermediate medium GM. Become. The gaseous intermediate medium GM once accumulates in the upper side of the first chamber 10c, and then rises through the space inside the inner tube 31 of the communication tube 30 (the first flow path F1) and flows into the liquefied gas vaporizer E2. It flows into the second chamber 20c. In the second chamber 20c, the gaseous intermediate medium GM vaporizes the low-temperature liquefied gas by heating the low-temperature liquefied gas via the second heat transfer tube 20d. At this time, the gaseous intermediate medium GM is cooled and condensed into low-temperature liquefied gas, and becomes the liquid intermediate medium LM again. The liquid intermediate medium LM once accumulated in the second chamber 20c is transferred to the first chamber 10c through the space (second passage F2) between the inner tube 31 and the outer tube 32 of the communication tube 30. The liquid flows into the liquid reservoir 40 inside. The liquid reservoir 40 causes the liquid intermediate medium LM to overflow from the upper edge 42 of the liquid reservoir 40 while maintaining a state in which a certain amount of the liquid intermediate medium LM is accumulated. The overflowing liquid intermediate medium LM accumulates in the first chamber 10c again. By repeating this series of operations, in the intermediate medium heat exchanger 1, heat is transferred from the heat source medium to the low-temperature liquefied gas through the circulation of the intermediate medium.
以上説明したように、第1実施形態に係る中間媒体式熱交換器1では、中間媒体蒸発器E1が第1のチャンバ10cを有し、液化ガス気化器E2が第2のチャンバ20cを有しており、第1のチャンバ10c内と第2のチャンバ20c内とが連通管30で相互に連通されている。したがって、中間媒体式熱交換器1は、専用に設計されることを必要とせず、汎用の熱交換器によって構成することができる。このため、コストを抑制することができる。 As explained above, in the intermediate medium heat exchanger 1 according to the first embodiment, the intermediate medium evaporator E1 has the first chamber 10c, and the liquefied gas vaporizer E2 has the second chamber 20c. The inside of the first chamber 10c and the inside of the second chamber 20c are communicated with each other through a communication pipe 30. Therefore, the intermediate medium type heat exchanger 1 does not need to be specially designed, and can be constituted by a general-purpose heat exchanger. Therefore, costs can be reduced.
さらに、第1実施形態に係る中間媒体式熱交換器1では、二重管構造の連通管30で液流路とガス流路とを構成しているので、互いに異なる位置に設けられる複数の単管構造の連通管でそれぞれ液流路とガス流路とを構成する場合に比べて、連通管の本数を減らすことができる。また、これにより、連通管30が第1のチャンバ10c及び第2のチャンバ20cにそれぞれ溶接で接続されている場合において、連通管30のそれぞれの接続箇所からガス状の中間媒体GMが漏出する可能性を低減することができる。 Furthermore, in the intermediate medium heat exchanger 1 according to the first embodiment, since the liquid flow path and the gas flow path are configured by the communication pipe 30 having a double pipe structure, a plurality of units provided at mutually different positions are used. The number of communication pipes can be reduced compared to the case where the liquid flow path and the gas flow path are each configured with communication pipes having a tubular structure. Moreover, as a result, when the communication pipe 30 is connected to the first chamber 10c and the second chamber 20c by welding, the gaseous intermediate medium GM may leak from each connection point of the communication pipe 30. It is possible to reduce the
また、第1実施形態に係る中間媒体式熱交換器1では、液溜め部40に液状の中間媒体LMが溜められることにより第2流路F2に液状の中間媒体LMが満たされるので、第2流路F2の中で液状の中間媒体LMが流れやすい状態が維持される。 Furthermore, in the intermediate medium type heat exchanger 1 according to the first embodiment, the liquid intermediate medium LM is stored in the liquid reservoir 40 so that the second flow path F2 is filled with the liquid intermediate medium LM. A state in which the liquid intermediate medium LM easily flows in the flow path F2 is maintained.
また、第1実施形態に係る中間媒体式熱交換器1では、第2流路F2の液溜め部40が液状の中間媒体LMで満たされるため、第1のチャンバ10c内における液状の中間媒体LMの液面よりも下側の位置にまで第2流路F2を延ばす必要がない。 Further, in the intermediate medium heat exchanger 1 according to the first embodiment, since the liquid reservoir 40 of the second flow path F2 is filled with the liquid intermediate medium LM, the liquid intermediate medium LM in the first chamber 10c There is no need to extend the second flow path F2 to a position below the liquid level.
また、第1実施形態に係る中間媒体式熱交換器1では、液溜め部40において、液状の中間媒体LMが一定量溜まった状態が維持される一方で、第2下側開口部F2aは液溜め部40の上縁部42よりも下方に位置している。このため、第1のチャンバ10c内のガス状の中間媒体GMは、液溜め部40の上縁部42から第2下側開口部F2aに向かうことができない。したがって、第2流路F2は、液溜め部40によって液封されている状態となる。 In the intermediate medium heat exchanger 1 according to the first embodiment, a certain amount of liquid intermediate medium LM is maintained in the liquid reservoir 40, while the second lower opening F2a is filled with liquid. It is located below the upper edge 42 of the reservoir 40. Therefore, the gaseous intermediate medium GM in the first chamber 10c cannot move from the upper edge 42 of the liquid reservoir 40 to the second lower opening F2a. Therefore, the second flow path F2 is in a liquid-sealed state by the liquid reservoir 40.
さらに、第1実施形態に係る中間媒体式熱交換器1では、多重管構造の連通管30に液溜め部40を簡易に設けることができ、コストを抑制することができる。 Furthermore, in the intermediate medium heat exchanger 1 according to the first embodiment, the liquid reservoir 40 can be easily provided in the communication tube 30 having a multi-tube structure, and costs can be suppressed.
なお、液溜め部40、第1流路F1の第1下側開口部F1a及び第1上側開口部F1b並びに第2流路F2の第2上側開口部F2bは、図1及び図2の形態に限定されない。例えば、図3に示す、第1変形例のように、液溜め部40は、液溜め部40を通過する液状の中間媒体LMの下向きの流れを上向きの流れに曲げる曲面を含んだ形状に形成されていてもよい。より具体的には、液溜め部40の底面部は、第2流路F2の第2下側開口部F2aの下側において、下向きに突出するように湾曲していてもよい。 Note that the liquid reservoir 40, the first lower opening F1a and the first upper opening F1b of the first flow path F1, and the second upper opening F2b of the second flow path F2 are in the form of FIGS. 1 and 2. Not limited. For example, as in the first modification shown in FIG. 3, the liquid reservoir 40 is formed in a shape including a curved surface that bends the downward flow of the liquid intermediate medium LM passing through the liquid reservoir 40 into an upward flow. may have been done. More specifically, the bottom surface of the liquid reservoir 40 may be curved so as to protrude downward below the second lower opening F2a of the second flow path F2.
また、第1流路F1の第1下側開口部F1a及び第1上側開口部F1bは、それぞれ開口径を大きくするように、先太り形状(逆テーパー状)に形成されていてもよい。 Further, the first lower opening F1a and the first upper opening F1b of the first flow path F1 may each be formed in a tapered shape (reverse tapered shape) so as to increase the opening diameter.
さらに、第2流路F2の第2上側開口部F2bは、開口径を大きくするように、先太り形状(逆テーパー状)に形成されていてもよい。 Furthermore, the second upper opening F2b of the second flow path F2 may be formed in a tapered shape (reverse tapered shape) so as to increase the opening diameter.
第1の変形例に係る中間媒体式熱交換器1では、液溜め部40が曲面を含んだ形状に形成されているため、液溜め部40を通過する液状の中間媒体LMが曲線状に曲がるように向きを変える。これにより、液溜め部40を通過する液状の中間媒体LMの流動抵抗が低下し、液溜め部40による圧力損失が抑えられる。 In the intermediate medium heat exchanger 1 according to the first modification, the liquid reservoir 40 is formed in a shape including a curved surface, so that the liquid intermediate medium LM passing through the liquid reservoir 40 is curved. Change direction. Thereby, the flow resistance of the liquid intermediate medium LM passing through the liquid reservoir 40 is reduced, and pressure loss due to the liquid reservoir 40 is suppressed.
また、第1流路F1の第1下側開口部F1a及び第1上側開口部F1bが上記のように逆テーパー状に形成されていることにより、ガス状の中間媒体GMが流れる第1流路F1による圧力損失が抑えられる。 Furthermore, since the first lower opening F1a and the first upper opening F1b of the first flow path F1 are formed in the reverse tapered shape as described above, the first flow path through which the gaseous intermediate medium GM flows Pressure loss due to F1 is suppressed.
同様に、第2流路F2の第2上側開口部F2bが上記のように逆テーパー状に形成されていることにより、液状の中間媒体LMが流れる第2流路F2による圧力損失が抑えられる。 Similarly, since the second upper opening F2b of the second flow path F2 is formed in the reverse tapered shape as described above, pressure loss due to the second flow path F2 through which the liquid intermediate medium LM flows can be suppressed.
第1流路F1、第2流路F2及び液溜め部40のうちの少なくとも一部において、中間媒体LM,GMの流れにおける圧力損失が抑えられると、連通管30の長さを抑えることが可能となる。すなわち、第2流路F2を通過する液状の中間媒体LMにおいて、上側の液面(第2のチャンバ20c内に溜まる液状の中間媒体LMの液面)から下側の液面(液溜め部40に溜まる液状の中間媒体LMの液面)までの液面高さの差は、連通管30及び液溜め部40での圧力損失の総和(第1のチャンバ10c内の圧力と第2のチャンバ20c内の圧力との差)に釣り合う。このため、圧力損失が抑えられると、液面高さの差が小さくなるため、連通管30に必要となる長さを抑えることが可能となる。 If the pressure loss in the flow of the intermediate media LM and GM is suppressed in at least a portion of the first flow path F1, the second flow path F2, and the liquid reservoir 40, it is possible to suppress the length of the communication pipe 30. becomes. That is, in the liquid intermediate medium LM passing through the second flow path F2, the liquid level changes from the upper liquid level (the liquid level of the liquid intermediate medium LM accumulated in the second chamber 20c) to the lower liquid level (the liquid level of the liquid intermediate medium LM accumulated in the second chamber 20c). The difference in liquid level height from the liquid level of the liquid intermediate medium LM accumulated in balance the difference between the internal pressure and the internal pressure. Therefore, when the pressure loss is suppressed, the difference in liquid level height becomes smaller, and it becomes possible to suppress the length required for the communication pipe 30.
一方、連通管30は、例えば、図4及び図5に示す液流入抑止部材34を有していてもよい。液流入抑止部材34は、第1流路F1に液状の中間媒体LMが流入することを抑止するためのものであり、液溜め部40から下方に向けて延びるように構成されている。 On the other hand, the communication pipe 30 may include, for example, a liquid inflow prevention member 34 shown in FIGS. 4 and 5. The liquid inflow suppressing member 34 is for suppressing the liquid intermediate medium LM from flowing into the first flow path F1, and is configured to extend downward from the liquid reservoir 40.
より具体的には、液流入抑止部材34は、内管31の下端すなわち第1流路F1の第1下側開口部F1aを取り囲む環状に形成されるとともに、液溜め部40の底面部から、垂れ下がるように形成されている。液流入抑止部材34の下端部35は、第1流路F1の第1下側開口部F1aよりも下方に位置している。 More specifically, the liquid inflow suppressing member 34 is formed in an annular shape surrounding the lower end of the inner tube 31, that is, the first lower opening F1a of the first flow path F1, and extends from the bottom of the liquid reservoir 40. It is formed to hang down. The lower end portion 35 of the liquid inflow suppressing member 34 is located below the first lower opening F1a of the first flow path F1.
液流入抑止部材34は、第1流路F1の周方向に連続的に形成されていることが好ましいが、不連続的に形成されていてもよい。また、液流入抑止部材34は、図5に示す第3変形例のように、下側に向かうほど第1下側開口部F1aから径方向に離れるように、鉛直方向に対して傾斜していてもよい。 The liquid inflow suppressing member 34 is preferably formed continuously in the circumferential direction of the first flow path F1, but may be formed discontinuously. Further, as in the third modification shown in FIG. 5, the liquid inflow suppressing member 34 is inclined with respect to the vertical direction so as to radially move away from the first lower opening F1a as it goes downward. Good too.
図4に示す第2変形例及び図5に示す第3変形例に係る中間媒体式熱交換器1では、液流入抑止部材34によって、液状の中間媒体LMが第1下側開口部F1aを通じて第1流路F1内に流入することが抑止される。すなわち、液滴が第1流路F1内に流入した場合には第1流路F1内面に付着することがあるが、液流入抑止部材34によって、これが抑止される。したがって、第2変形例及び第3変形例に係る中間媒体式熱交換器1では、液流入抑止部材34によって、中間媒体式熱交換器1の効率が低下することが抑制される。 In the intermediate medium heat exchanger 1 according to the second modified example shown in FIG. 4 and the third modified example shown in FIG. 1 flow into the flow path F1 is suppressed. That is, when a droplet flows into the first flow path F1, it may adhere to the inner surface of the first flow path F1, but this is suppressed by the liquid inflow suppressing member 34. Therefore, in the intermediate medium heat exchanger 1 according to the second modification and the third modification, the liquid inflow suppressing member 34 suppresses a decrease in the efficiency of the intermediate medium heat exchanger 1.
また、図4に示す第2変形例及び図5に示す第3変形例に係る中間媒体式熱交換器1では、液流入抑止部材34の下端部35が第1流路F1の第1下側開口部F1aよりも下方に位置する。このため、液溜め部40から流出する液状の中間媒体LMが、第1下側開口部F1aに入ろうとするガス状の中間媒体GMの流れに乗って第1下側開口部F1aを通じて第1流路F1内に流入することがより効果的に抑止される。 Further, in the intermediate medium heat exchanger 1 according to the second modification example shown in FIG. 4 and the third modification example shown in FIG. It is located below the opening F1a. Therefore, the liquid intermediate medium LM flowing out from the liquid reservoir 40 rides on the flow of the gaseous intermediate medium GM that is about to enter the first lower opening F1a and enters the first flow through the first lower opening F1a. Inflow into the path F1 is more effectively suppressed.
さらに、図4に示す第2変形例及び図5に示す第3変形例に係る中間媒体式熱交換器1では、液流入抑止部材34が第1下側開口部F1aを第1流路F1の周方向に取り囲むことにより、液溜め部40の周方向の任意の位置から流出する液状の中間媒体LMが第1下側開口部F1aを通じて第1流路F1内に流入することが抑止される。 Furthermore, in the intermediate medium heat exchanger 1 according to the second modification shown in FIG. 4 and the third modification shown in FIG. By surrounding in the circumferential direction, the liquid intermediate medium LM flowing out from any position in the circumferential direction of the liquid reservoir 40 is prevented from flowing into the first flow path F1 through the first lower opening F1a.
さらに、図5の第3変形例に係る前記中間媒体式熱交換器1では、液流入抑止部材34が傾斜していることにより、液流入抑止部材34の下端部35と第1下側開口部F1aとの間の距離が大きくなり、液溜め部40から流出する液状の中間媒体LMが第1下側開口部F1aを通じて第1流路F1内に流入することがより効果的に抑止される。 Furthermore, in the intermediate medium type heat exchanger 1 according to the third modification example of FIG. F1a increases, and the liquid intermediate medium LM flowing out from the liquid reservoir 40 is more effectively prevented from flowing into the first flow path F1 through the first lower opening F1a.
液溜め部40は、例えば、図6に示す第4変形例のように、連通管30の途中に設けられてもよい。すなわち、図2に示す液溜め部40は第1のチャンバ10c内において外管32の下端より下側に配置されていたのに対し、図6に示す第4変形例では、液溜め部40は第1のチャンバ10cと第2のチャンバ20cとの間に配置されているとともに、内管31と外管32との間に形成される空間内に配置されている。 The liquid reservoir 40 may be provided in the middle of the communication pipe 30, for example, as in a fourth modification shown in FIG. That is, while the liquid reservoir 40 shown in FIG. 2 was arranged below the lower end of the outer tube 32 in the first chamber 10c, in the fourth modification shown in FIG. It is arranged between the first chamber 10c and the second chamber 20c, and also in the space formed between the inner tube 31 and the outer tube 32.
第4変形例において、連通管30の外管32は、第2のチャンバ20cに接続される外管上側部32Kと、第1のチャンバ10cに接続される外管下側部32Mと、外管上側部32Kと外管下側部32Mとを繋ぐように設けられた外管拡径部32Lと、を有する。 In the fourth modification, the outer tube 32 of the communication tube 30 includes an upper outer tube section 32K connected to the second chamber 20c, a lower outer tube section 32M connected to the first chamber 10c, and an outer tube lower section 32M connected to the first chamber 10c. It has an outer tube enlarged diameter section 32L provided so as to connect the upper section 32K and the outer tube lower section 32M.
外管拡径部32Lの径は、外管上側部32K及び外管下側部32Mの径よりも大きい。すなわち、外管拡径部32Lは、外管上側部32Kの外面から径方向外向きに延びる天面部と、天面部の外周縁から下方に延び且つ延びた先で径方向内向きに湾曲又は屈曲して外管下側部32Mの上端につながる外壁部と、を有する。そして、外管拡径部32Lは、液溜め部40を覆っている。 The diameter of the outer tube enlarged diameter portion 32L is larger than the diameters of the outer tube upper portion 32K and the outer tube lower portion 32M. That is, the outer tube enlarged diameter portion 32L has a top surface portion that extends radially outward from the outer surface of the outer tube upper portion 32K, and a top surface portion that extends downward from the outer peripheral edge of the top surface portion and is curved or bent radially inward at the extended end. and an outer wall portion connected to the upper end of the outer tube lower portion 32M. The outer tube enlarged diameter portion 32L covers the liquid reservoir portion 40.
液溜め部40は、外管拡径部32Lと内管31とによって形成される空間内に設けられている。液溜め部40の底面部は、内管31の外面から外管上側部32Kの下端と外管下側部32Mの上端との間の間隙を通って外管上側部32Kおよび外管下側部32Mより径方向外側にまで延びる。すなわち、底面部は、第1実施形態と異なり、外管上側部32Kの下端より下側に配置されるとともに外管下側部32Mの上端よりも上側に配置されている。液溜め部40の縦壁部は、底面部の外周端部から外管上側部32Kの下端よりも上方まで外管上側部32Kの外側を延びる。縦壁部の上縁部42は、外管拡径部32Lの天面部との間に隙間を形成している。縦壁部は、外管拡径部32Lの外壁部との間に径方向に隙間を形成している。さらに、縦壁部は、外管上側部32Kとの間に径方向に隙間を形成している。 The liquid reservoir portion 40 is provided within a space formed by the outer tube enlarged diameter portion 32L and the inner tube 31. The bottom surface of the liquid reservoir 40 passes from the outer surface of the inner tube 31 through the gap between the lower end of the outer tube upper section 32K and the upper end of the outer tube lower section 32M to the outer tube upper section 32K and the outer tube lower section. It extends radially outward from 32M. That is, unlike the first embodiment, the bottom portion is disposed below the lower end of the outer tube upper portion 32K and above the upper end of the outer tube lower portion 32M. The vertical wall portion of the liquid reservoir portion 40 extends outside the outer tube upper portion 32K from the outer peripheral end of the bottom portion to above the lower end of the outer tube upper portion 32K. The upper edge portion 42 of the vertical wall portion forms a gap with the top surface portion of the outer tube enlarged diameter portion 32L. The vertical wall portion forms a gap in the radial direction between the vertical wall portion and the outer wall portion of the outer tube enlarged diameter portion 32L. Furthermore, the vertical wall portion forms a gap in the radial direction between the vertical wall portion and the outer tube upper portion 32K.
第2流路F2は、第2上側開口部F2bから下方に延びている上側流路部F21と、第2下側開口部F2aから上方に延びている下側流路部F22と、を有する。 The second flow path F2 includes an upper flow path portion F21 extending downward from the second upper opening F2b, and a lower flow path portion F22 extending upward from the second lower opening F2a.
上側流路部F21は、外管上側部32Kと内管31との間に形成される空間である。上側流路部F21の下端部F21sは、外管上側部32Kの下端と内管31とによって形成される。 The upper flow path portion F21 is a space formed between the outer tube upper portion 32K and the inner tube 31. The lower end portion F21s of the upper flow path portion F21 is formed by the lower end of the outer tube upper portion 32K and the inner tube 31.
下側流路部F22は、液溜め部40の縦壁部の上縁部42と外管拡径部32Lの天面部とによって形成される部分と、液溜め部40と外管拡径部32Lの外壁部とによって形成される部分と、内管31と外管下側部32Mとによって形成される部分と、を含む。下側流路部F22の上端部F22tは、液溜め部40の上縁部42と外管拡径部32Lの天面部との間の空間として形成される。 The lower flow path portion F22 includes a portion formed by the upper edge portion 42 of the vertical wall portion of the liquid reservoir portion 40 and the top surface portion of the outer tube enlarged diameter portion 32L, and a portion formed by the liquid reservoir portion 40 and the outer tube enlarged diameter portion 32L. and a portion formed by the inner tube 31 and the lower outer tube portion 32M. The upper end portion F22t of the lower flow path portion F22 is formed as a space between the upper edge portion 42 of the liquid reservoir portion 40 and the top surface portion of the outer tube enlarged diameter portion 32L.
この場合、液流入抑止部材34は、内管31から延びるように設けられてもよい。液流入抑止部材34は、第2流路F2の第2下側開口部F2aよりも下側であって、内側に第1流路F1を形成する内管31の外側面から径方向外向きかつ下向きに傾斜するように延びている。すなわち、液流入抑止部材34は、第1流路F1の第1下側開口部F1aから径方向に離れるように、鉛直方向に対して傾斜している。この場合においても、液流入抑止部材34の下端部35は、第1下側開口部F1aよりも下方に位置する。 In this case, the liquid inflow suppressing member 34 may be provided so as to extend from the inner tube 31. The liquid inflow suppressing member 34 is located below the second lower opening F2a of the second flow path F2 and extends radially outward from the outer surface of the inner tube 31 that forms the first flow path F1 inside. It extends downwardly. That is, the liquid inflow suppressing member 34 is inclined with respect to the vertical direction so as to be radially away from the first lower opening F1a of the first flow path F1. Also in this case, the lower end portion 35 of the liquid inflow suppressing member 34 is located below the first lower opening F1a.
第4変形例に係る中間媒体式熱交換器1では、液溜め部40は、下向きに凸の空間を形成し、この空間内に第2流路F2の上側流路部F21を流れてきた液状の中間媒体LMを溜める。液溜め部40の上縁部42から溢れた液状の中間媒体LMは、外管拡径部32Lの天面部及び外壁部に導かれて、下側流路部F22に流入し、第1のチャンバ10cに向かう。すなわち、液溜め部40は、上側流路部F21の下端部F21sから流出した液状の中間媒体LMを溜める一方で、溜まった液状の中間媒体LMを、下側流路部F22の上端部F22tに流入させるように構成されている。 In the intermediate medium heat exchanger 1 according to the fourth modification, the liquid reservoir 40 forms a downwardly convex space, and the liquid flowing through the upper flow path F21 of the second flow path F2 is stored in this space. intermediate medium LM is stored. The liquid intermediate medium LM overflowing from the upper edge portion 42 of the liquid reservoir portion 40 is guided by the top surface portion and outer wall portion of the outer tube enlarged diameter portion 32L, flows into the lower flow path portion F22, and flows into the first chamber. Head to 10c. That is, the liquid reservoir section 40 stores the liquid intermediate medium LM flowing out from the lower end F21s of the upper flow path section F21, and also transfers the accumulated liquid intermediate medium LM to the upper end F22t of the lower flow path section F22. It is configured to allow inflow.
そして、第4変形例に係る中間媒体式熱交換器1では、液溜め部40において、下側流路部F22の上端部F22tと上側流路部F21の下端部F21sとの間で、液状の中間媒体LMが一定量溜まった状態が維持される。そして、上側流路部F21の下端部F21sが下側流路部F22の上端部F22tよりも下方に位置しているので、第1のチャンバ10c内で気化したガス状の中間媒体GMが下側流路部F22を上昇したとしても、ガス状の中間媒体GMは、上側流路部F21の下端部F21sに向かうことができない。したがって、第2流路F2の上側流路部F21は、液溜め部40によって液封されている状態となる。 In the intermediate medium heat exchanger 1 according to the fourth modification, in the liquid reservoir 40, the liquid is A state in which a certain amount of intermediate medium LM is accumulated is maintained. Since the lower end portion F21s of the upper flow path portion F21 is located below the upper end portion F22t of the lower flow path portion F22, the gaseous intermediate medium GM vaporized within the first chamber 10c is Even if the flow path portion F22 is raised, the gaseous intermediate medium GM cannot move toward the lower end portion F21s of the upper flow path portion F21. Therefore, the upper flow path portion F21 of the second flow path F2 is in a liquid-sealed state by the liquid reservoir portion 40.
さらに、第4変形例に係る中間媒体式熱交換器1では、第2流路F2の一部である上側流路部F21が、液溜め部40に液封されて、液状の中間媒体LMで満たされているので、第2流路F2の中で液状の中間媒体LMが流れやすい状態が維持され、第2流路F2は液流路として機能することができる。 Furthermore, in the intermediate medium type heat exchanger 1 according to the fourth modification, the upper flow path portion F21, which is a part of the second flow path F2, is liquid-sealed in the liquid reservoir portion 40 and is filled with the liquid intermediate medium LM. Since the second flow path F2 is filled, a state in which the liquid intermediate medium LM easily flows is maintained in the second flow path F2, and the second flow path F2 can function as a liquid flow path.
また、第4変形例に係る中間媒体式熱交換器1では、液状の中間媒体LMは、連通管30の第2流路F2の途中に設けられた液溜め部40から流出することにより、第2下側開口部F2aから滴下する。このとき、液流入抑止部材34により、液滴となった液状の中間媒体LMが、第2下側開口部F2aよりも下側かつ径方向内側に位置する第1下側開口部F1aに向かうガス状の中間媒体GMの流れに乗って、第1下側開口部F1aから第1流路F1内に流入することが抑止される。 Further, in the intermediate medium heat exchanger 1 according to the fourth modification, the liquid intermediate medium LM flows out from the liquid reservoir 40 provided in the middle of the second flow path F2 of the communication pipe 30. 2 drips from the lower opening F2a. At this time, the liquid inflow suppressing member 34 causes the liquid intermediate medium LM in the form of droplets to flow toward the first lower opening F1a located lower and radially inward than the second lower opening F2a. The intermediate medium GM is prevented from flowing into the first flow path F1 from the first lower opening F1a along with the flow of the intermediate medium GM.
連通管30は、例えば、図7に示す第5変形例のように、第1実施形態の場合と逆に、内管31の内側の空間を液流路である第2流路F2として機能させ、内管31と外管32との間の空間をガス流路である第1流路F1として機能させてもよい。この場合において、液溜め部40は、連通管30の内管31の下端が形成する第2下側開口部F2aの下側に設けられてもよい。 For example, as in the fifth modification shown in FIG. 7, the communication pipe 30 allows the space inside the inner pipe 31 to function as a second flow path F2, which is a liquid flow path, contrary to the first embodiment. , the space between the inner tube 31 and the outer tube 32 may function as the first flow path F1, which is a gas flow path. In this case, the liquid reservoir 40 may be provided below the second lower opening F2a formed by the lower end of the inner tube 31 of the communication tube 30.
連通管30は、内管31と、内管31の径方向外側に配置される外管32と、を含む。外管32は、上端が第2のチャンバ20c内に進入し、下端が第1のチャンバ10c内に進入している。そして、外管32の上端は、第2のチャンバ20c内に溜まる液状の中間媒体LMの液面よりも上側に位置している。外管32の下端は、第1のチャンバ10c内に溜まる液状の中間媒体LMの液面よりも上側に位置している。 The communication pipe 30 includes an inner pipe 31 and an outer pipe 32 arranged radially outside the inner pipe 31. The upper end of the outer tube 32 enters into the second chamber 20c, and the lower end enters into the first chamber 10c. The upper end of the outer tube 32 is located above the liquid level of the liquid intermediate medium LM accumulated in the second chamber 20c. The lower end of the outer tube 32 is located above the liquid level of the liquid intermediate medium LM accumulated in the first chamber 10c.
第5変形例において、内管31は、外管32と同様に、上端が第2のチャンバ20c内に進入し、下端が第1のチャンバ10c内に進入している。さらに、内管31の内側の空間を液流路として機能する第2流路F2とするにもかかわらず、内管31の上端は、第2のチャンバ20c内に溜まる液状の中間媒体LMの液面よりも上側に設けられている。そして、第2のチャンバ20c内に溜まる液状の中間媒体LMを外管32の外側から第1流路F1を横切って内管31の内側の第2流路F2に導くための、例えば凹状のガイド溝(図示省略)が形成されている。ガイド溝は、連通管30を径方向に見たときに、外管32及び内管31のそれぞれの上端を外管32及び内管31を液面よりも下の位置にまでそれぞれ凹状に切り欠き、それぞれの切り欠きを樋状に結ぶ溝である。このガイド溝によって、第2のチャンバ20c内において、外管32の上端よりも下方に位置する液状の中間媒体LMを、内管31の内側の空間すなわち第2流路F2に導くことができる。第2流路F2は、内管31の内側の空間であるが、本変形例においても液流路として機能するものであるので、前記ガイド溝が内管31に接続する位置において、第2流路F2の第2上側開口部F2bが形成される。すなわち、第2流路F2の第2上側開口部F2bは、第2のチャンバ20c内における液状の中間媒体LMの液面よりも下側に位置することとなる。内管31の下端は、外管32の下端よりも下側であって、第1のチャンバ10c内の液状の中間媒体LMの液面よりも上側の位置に配置されている。 In the fifth modification, like the outer tube 32, the upper end of the inner tube 31 enters into the second chamber 20c, and the lower end enters into the first chamber 10c. Furthermore, although the space inside the inner tube 31 is used as the second flow path F2 functioning as a liquid flow path, the upper end of the inner tube 31 is connected to the liquid intermediate medium LM accumulated in the second chamber 20c. It is provided above the surface. For example, a concave guide is provided for guiding the liquid intermediate medium LM accumulated in the second chamber 20c from the outside of the outer tube 32 across the first flow path F1 to the second flow path F2 inside the inner tube 31. A groove (not shown) is formed. The guide groove is formed by cutting out the upper ends of the outer tube 32 and the inner tube 31 in a concave shape to a position below the liquid level when the communicating tube 30 is viewed in the radial direction. , is a groove that connects each notch like a gutter. This guide groove allows the liquid intermediate medium LM located below the upper end of the outer tube 32 in the second chamber 20c to be guided to the space inside the inner tube 31, that is, the second flow path F2. The second flow path F2 is a space inside the inner tube 31, and since it also functions as a liquid flow path in this modification, the second flow path F2 is located at the position where the guide groove connects to the inner tube 31. A second upper opening F2b of the channel F2 is formed. That is, the second upper opening F2b of the second flow path F2 is located below the liquid level of the liquid intermediate medium LM in the second chamber 20c. The lower end of the inner tube 31 is located below the lower end of the outer tube 32 and above the level of the liquid intermediate medium LM in the first chamber 10c.
第5変形例における上記の内管31及び外管32の態様により、内管31の内側の空間である第2流路は液流路として機能することができ、内管31と外管32との間の空間である第1流路はガス流路として機能することができる。 Due to the aspect of the inner tube 31 and outer tube 32 in the fifth modification, the second flow path, which is the space inside the inner tube 31, can function as a liquid flow path, and the inner tube 31 and the outer tube 32 can function as a liquid flow path. The first flow path, which is the space between them, can function as a gas flow path.
液溜め部40は、連通管30における第2流路F2の第2下側開口部F2aの下側かつ第1のチャンバ10c内における液状の中間媒体LMの液面よりも上側の位置に設けられる。第5変形例においては、液溜め部40は、第2流路F2の第2下側開口部F2aを取り囲みながら、第1流路F1の第1下側開口部F1aの下側に配置される。 The liquid reservoir 40 is provided below the second lower opening F2a of the second flow path F2 in the communication pipe 30 and above the liquid level of the liquid intermediate medium LM in the first chamber 10c. . In the fifth modification, the liquid reservoir 40 is arranged below the first lower opening F1a of the first flow path F1 while surrounding the second lower opening F2a of the second flow path F2. .
液溜め部40の上縁部42は、内管31の下端(第2流路F2の第2下側開口部F2a)よりも上側に位置しているとともに、外管32の下端よりも下側に位置している。これにより、液溜め部40の上縁部42と外管32の下端との間に隙間が形成される。 The upper edge 42 of the liquid reservoir 40 is located above the lower end of the inner tube 31 (the second lower opening F2a of the second flow path F2) and below the lower end of the outer tube 32. It is located in As a result, a gap is formed between the upper edge 42 of the liquid reservoir 40 and the lower end of the outer tube 32.
そして、液状の中間媒体LMが液溜め部40の上縁部42から溢れ前記隙間から下方に流出することが可能となると同時に、第1のチャンバ10c内で生成されたガス状の中間媒体GMが前記隙間から第1下側開口部F1aを通じて第1流路F1内に流入することが可能となる。 Then, the liquid intermediate medium LM overflows from the upper edge 42 of the liquid reservoir 40 and can flow downward from the gap, and at the same time, the gaseous intermediate medium GM generated in the first chamber 10c It becomes possible to flow from the gap into the first flow path F1 through the first lower opening F1a.
液溜め部40は、例えば、図8に示す第6変形例のように、連通管30の途中であって内管31の内側の空間に設けられてもよい。すなわち、液溜め部40は、図7に示す第5変形例では第1のチャンバ10c内において内管31の下端より下側に配置されていたのに対し、図8に示す第6変形例では、第1のチャンバ10cと第2のチャンバ20cとの間に配置されているとともに、内管31の内側に形成される空間内に配置されている。 The liquid reservoir 40 may be provided in a space inside the inner tube 31 in the middle of the communication tube 30, for example, as in a sixth modification shown in FIG. That is, in the fifth modified example shown in FIG. 7, the liquid reservoir 40 is disposed below the lower end of the inner tube 31 in the first chamber 10c, whereas in the sixth modified example shown in FIG. , is arranged between the first chamber 10c and the second chamber 20c, and is also arranged in a space formed inside the inner tube 31.
連通管30の外管32は、図6の第4変形例と同様に、第2のチャンバ20cに接続される外管上側部32Kと、第1のチャンバ10cに接続される外管下側部32Mと、外管上側部32Kと外管下側部32Mとを繋ぐように設けられた外管拡径部32Lと、を有する。なお、図6の第4変形例と異なり、外管上側部32Kの上端は、第2のチャンバ20c内の液状の中間媒体LMの液面よりも上側に位置している。 The outer tube 32 of the communication tube 30 has an upper outer tube portion 32K connected to the second chamber 20c and a lower outer tube portion connected to the first chamber 10c, as in the fourth modification of FIG. 32M, and an outer tube enlarged diameter portion 32L provided to connect the outer tube upper portion 32K and the outer tube lower portion 32M. Note that, unlike the fourth modification shown in FIG. 6, the upper end of the outer tube upper part 32K is located above the liquid level of the liquid intermediate medium LM in the second chamber 20c.
さらに、第6変形例において、連通管30の内管31は、第2のチャンバ20c内に進入し外管上側部32Kとの間に空間を形成する内管上側部31Kと、第1のチャンバ10c内に進入し外管下側部32Mとの間に空間を形成する内管下側部31Mと、内管上側部31Kと内管下側部31Mとを繋ぐように設けられ外管拡径部32Lとの間に空間を形成する内管拡径部31Lと、を有する。 Furthermore, in the sixth modification, the inner tube 31 of the communication tube 30 has an inner tube upper section 31K that enters into the second chamber 20c and forms a space between it and the outer tube upper section 32K, and a first chamber. The inner tube lower part 31M enters into the inner tube 10c and forms a space between it and the outer tube lower part 32M, and the outer tube has an enlarged diameter and is provided to connect the inner tube upper part 31K and the inner tube lower part 31M. It has an inner tube enlarged diameter portion 31L that forms a space between the inner tube portion 32L and the inner tube enlarged diameter portion 31L.
内管拡径部31Lの径は、内管上側部31K及び内管下側部31Mの径よりも大きい。すなわち、内管拡径部31Lは、内管上側部31Kの外面から径方向外向きに延びる天面部と、天面部の外周縁から下方に延び且つ延びた先で径方向内向きに湾曲又は屈曲して内管下側部31Mの上端につながる外壁部と、を有する。そして、内管拡径部31Lは、液溜め部40を覆っている。 The diameter of the inner tube enlarged diameter portion 31L is larger than the diameters of the inner tube upper portion 31K and the inner tube lower portion 31M. That is, the inner tube enlarged diameter portion 31L has a top surface portion that extends radially outward from the outer surface of the inner tube upper portion 31K, and a top surface portion that extends downward from the outer peripheral edge of the top surface portion and is curved or bent radially inward at the extended end. and an outer wall portion connected to the upper end of the lower inner tube portion 31M. The inner tube enlarged diameter portion 31L covers the liquid reservoir portion 40.
液溜め部40は、内管拡径部31Lによって形成される空間内に設けられ、下向きに凸の形状に形成されている。液溜め部40の底面部は、内管拡径部31Lの内側に形成される空間内において、内管上側部31Kの下端と内管下側部31Mの上端との間に配置され径方向に延びる。液溜め部40の縦壁部は、底面部の外周端部から内管上側部31Kの下端よりも上方まで内管上側部31Kの外側を延びる。縦壁部の上縁部42は、内管拡径部31Lの天面部との間に隙間を形成している。縦壁部は、内管拡径部31Lの外壁部との間に隙間を形成している。さらに、縦壁部は、内管上側部31Kとの間に径方向に隙間を形成している。 The liquid reservoir part 40 is provided in the space formed by the inner tube enlarged diameter part 31L, and is formed in a downwardly convex shape. The bottom surface portion of the liquid reservoir portion 40 is disposed between the lower end of the inner tube upper portion 31K and the upper end of the inner tube lower portion 31M in the space formed inside the inner tube enlarged diameter portion 31L, and extends in the radial direction. Extends. The vertical wall portion of the liquid reservoir portion 40 extends outside the inner tube upper portion 31K from the outer peripheral end of the bottom portion to above the lower end of the inner tube upper portion 31K. The upper edge portion 42 of the vertical wall portion forms a gap with the top surface portion of the inner tube enlarged diameter portion 31L. The vertical wall portion forms a gap with the outer wall portion of the inner tube enlarged diameter portion 31L. Furthermore, the vertical wall portion forms a gap in the radial direction between the vertical wall portion and the inner tube upper portion 31K.
第2流路F2の上側流路部F21は、第6変形例において、内管上側部31Kの内側に形成される空間である。上側流路部F21の下端部F21sは、内管上側部31Kの下端部によって形成される。 The upper flow path portion F21 of the second flow path F2 is a space formed inside the inner tube upper portion 31K in the sixth modification. The lower end portion F21s of the upper flow path portion F21 is formed by the lower end portion of the inner tube upper portion 31K.
第2流路F2の下側流路部F22は、液溜め部40の縦壁部の上縁部42と内管拡径部31Lの天面部とによって形成される部分と、液溜め部40と内管拡径部31Lの外壁部とによって形成される部分と、内管下側部31Mの内側に形成される部分と、を含む。下側流路部F22の上端部F22tは、液溜め部40の上縁部42と内管拡径部31Lの天面部との間の空間として形成される。 The lower flow path portion F22 of the second flow path F2 includes a portion formed by the upper edge portion 42 of the vertical wall portion of the liquid reservoir portion 40 and the top surface portion of the inner tube enlarged diameter portion 31L, and a portion formed by the liquid reservoir portion 40. It includes a portion formed by the outer wall portion of the inner tube enlarged diameter portion 31L and a portion formed inside the inner tube lower portion 31M. The upper end portion F22t of the lower flow path portion F22 is formed as a space between the upper edge portion 42 of the liquid reservoir portion 40 and the top surface portion of the inner tube enlarged diameter portion 31L.
第6変形例に係る中間媒体式熱交換器1では、連通管30の内管31の内側の空間が液流路として機能する第2流路F2となっているが、第2流路F2の途中に液溜め部40が設けられる第4変形例(図6)と同様に、第2流路F2の上側流路部F21は液溜め部40によって液封されている状態となる。 In the intermediate medium heat exchanger 1 according to the sixth modification, the space inside the inner pipe 31 of the communication pipe 30 serves as the second flow path F2 that functions as a liquid flow path. Similar to the fourth modification (FIG. 6) in which a liquid reservoir 40 is provided in the middle, the upper flow path F21 of the second flow path F2 is sealed by the liquid reservoir 40.
第1実施形態及びその変形例では、中間媒体式熱交換器1が1つの連通管30を備えているが、1つの連通管30を備える構成に限られず、複数の連通管30を備える構成であってもよい。ここで、複数の連通管30を備える第7変形例を、図9に基づいて説明する。 In the first embodiment and its modifications, the intermediate medium heat exchanger 1 includes one communication pipe 30, but the structure is not limited to one communication pipe 30, and may include a plurality of communication pipes 30. There may be. Here, a seventh modification example including a plurality of communication pipes 30 will be described based on FIG. 9.
第7変形例に係る中間媒体式熱交換器1は、第1の連通管30と第2の連通管30Bとを備える。第1の連通管30及び第2の連通管30Bは、それぞれ上述した連通管30と同じ構成を備える。すなわち、第1の連通管30及び第2の連通管30Bは、第1の実施の形態(図1及び図2)に開示された連通管30の構成を備えてもよいし、第1の変形例から第6の変形例(図3から図8)に開示された連通管30の構成を備えてもよい。 The intermediate medium heat exchanger 1 according to the seventh modification includes a first communication pipe 30 and a second communication pipe 30B. The first communication pipe 30 and the second communication pipe 30B each have the same configuration as the communication pipe 30 described above. That is, the first communication pipe 30 and the second communication pipe 30B may have the configuration of the communication pipe 30 disclosed in the first embodiment (FIGS. 1 and 2), or may have the structure of the communication pipe 30 disclosed in the first embodiment (FIGS. 1 and 2), or may have the structure of the communication pipe 30 disclosed in the first embodiment (FIGS. 1 and 2), or The structure of the communication pipe 30 disclosed in the example to the sixth modification (FIGS. 3 to 8) may be provided.
第7変形例に係る中間媒体式熱交換器1では、複数の連通管30を備えるため、中間媒体蒸発器E1と液化ガス気化器E2との間で循環する中間媒体の循環量を増大させることができ、中間媒体式熱交換器1の効率を向上させることができる。 Since the intermediate medium heat exchanger 1 according to the seventh modification includes the plurality of communication pipes 30, the amount of intermediate medium circulated between the intermediate medium evaporator E1 and the liquefied gas vaporizer E2 can be increased. This makes it possible to improve the efficiency of the intermediate medium heat exchanger 1.
図10に示すように、第8の変形例に係る中間媒体式熱交換器1において、連通管30の内管31及び外管32には、断熱材が設けられている。すなわち、図10の領域XIを拡大した図11に示すように、内管31は、内側管31Aと、内側管31Aの外側に配置された外側管31Bと、内側管31Aと外側管31Bの間に配置された断熱材31Cとが重ねられた三重構造の断熱管として構成されている。外管32には、大気と接触する部位に断熱材32Cが設けられている。なお、断熱材31C、32Cは、内側管31A、外側管31B、及び外管32の熱伝導率の100分の1以下の熱伝導率を有しており、例えば、グラスウール、ロックウール、ポリスチレンフォーム及び硬質ウレタンフォーム等が用いられる。 As shown in FIG. 10, in the intermediate medium heat exchanger 1 according to the eighth modification, the inner tube 31 and the outer tube 32 of the communication tube 30 are provided with a heat insulating material. That is, as shown in FIG. 11, which is an enlarged view of region XI in FIG. It is configured as a triple-structured heat-insulating pipe in which the heat-insulating materials 31C arranged in the pipe are stacked on top of each other. The outer tube 32 is provided with a heat insulating material 32C at a portion that comes into contact with the atmosphere. Note that the heat insulating materials 31C and 32C have a thermal conductivity that is 1/100 or less of the thermal conductivity of the inner tube 31A, the outer tube 31B, and the outer tube 32, and are made of, for example, glass wool, rock wool, or polystyrene foam. and rigid urethane foam.
内管31の断熱材31Cによって、第1流路F1のガス状の中間媒体GMが、第2流路F2の液状の中間媒体LMによって冷やされて液化することを抑制できる。これにより、第1流路F1内におけるフラッディング現象の発生及び流路抵抗の増加による中間媒体の循環量の低下が抑制される。さらに、液化ガス気化器E2における、ガス状の中間媒体GMの気化効率の低下が抑制される。 The heat insulating material 31C of the inner tube 31 can suppress the gaseous intermediate medium GM in the first flow path F1 from being cooled and liquefied by the liquid intermediate medium LM in the second flow path F2. This suppresses the occurrence of a flooding phenomenon in the first flow path F1 and a decrease in the amount of circulation of the intermediate medium due to an increase in flow path resistance. Furthermore, a decrease in the vaporization efficiency of the gaseous intermediate medium GM in the liquefied gas vaporizer E2 is suppressed.
内管31の断熱材31Cと、外管32に設けた断熱材32Cとによって、第2流路F2の液状の中間媒体LMが、大気及び第1流路F1のガス状の中間媒体GMによって温められて気化することを抑制できる。これにより、第2流路F2におけるフラッディング現象の発生及び流路抵抗の増加による中間媒体の循環量の低下が抑制される。また、第2流路F2の液状の中間媒体LMが、大気によって冷却されることも抑制できるので、中間媒体蒸発器E1における、液状の中間媒体LMの蒸発効率の低下が抑制される。 The heat insulating material 31C of the inner pipe 31 and the heat insulating material 32C provided in the outer pipe 32 cause the liquid intermediate medium LM in the second flow path F2 to be warmed by the atmosphere and the gaseous intermediate medium GM in the first flow path F1. This prevents the liquid from being exposed to water and vaporizing. This suppresses the occurrence of a flooding phenomenon in the second flow path F2 and the decrease in the circulation amount of the intermediate medium due to an increase in flow path resistance. Furthermore, since it is possible to suppress the liquid intermediate medium LM in the second flow path F2 from being cooled by the atmosphere, a decrease in the evaporation efficiency of the liquid intermediate medium LM in the intermediate medium evaporator E1 is suppressed.
なお、内管31及び外管32のうち、いずれか一方だけに断熱材が設けられていてもよい。 Note that the heat insulating material may be provided in only one of the inner tube 31 and the outer tube 32.
また、内管31は、第2流路F2と接する部位だけが、断熱材を用いた三重構造の断熱管として構成されていてもよい。 Further, the inner tube 31 may be configured as a triple-layer heat-insulated tube using a heat insulating material only at the portion that contacts the second flow path F2.
また、外管32には、大気と接触する部位に断熱材32Cが設けられているが、これに限らない。例えば、外管32は、内管31と同様に、内側管と、内側管の外側に配置された外側管と、内側管と外側管の間に配置された断熱材とが重ねられた三重構造の断熱管として構成されていてもよい。 Further, although the outer tube 32 is provided with a heat insulating material 32C at a portion that comes into contact with the atmosphere, the present invention is not limited thereto. For example, like the inner tube 31, the outer tube 32 has a triple structure in which an inner tube, an outer tube placed outside the inner tube, and a heat insulating material placed between the inner tube and the outer tube are layered. It may be configured as an insulated pipe.
また、液溜め部40の縦壁部及び底面部は、内管31と同様に、内側部材と、外側部材と、内側部材及び外側部材の間に配置された断熱材とが重ねられた三重構造の断熱部材として構成されていてもよい。 Further, similarly to the inner tube 31, the vertical wall portion and the bottom portion of the liquid reservoir portion 40 have a triple structure in which an inner member, an outer member, and a heat insulating material disposed between the inner member and the outer member are stacked. It may be configured as a heat insulating member.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る中間媒体式熱交換器1を、図12に基づいて説明する。なお、第2実施形態において、上記の第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用いて説明を省略することとし、主に異なる構成要素について説明を行う。
(Second embodiment)
Next, an intermediate medium heat exchanger 1 according to a second embodiment will be described based on FIG. 12 . Note that in the second embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted, and the explanation will mainly be given to the different components.
第2実施形態に係る中間媒体式熱交換器1においても、第1のチャンバ10c内と第2のチャンバ20c内が多重管構造の連通管30で相互に連通されている。 Also in the intermediate medium heat exchanger 1 according to the second embodiment, the inside of the first chamber 10c and the inside of the second chamber 20c are communicated with each other through the communication tube 30 having a multi-tube structure.
第2実施形態における連通管30は、内管31の内側空間を液流路として機能する第2流路F2とし、内管31と外管32との間の空間をガス流路として機能する第1流路F1としている。 In the communication pipe 30 in the second embodiment, the inner space of the inner pipe 31 is used as a second flow path F2 that functions as a liquid flow path, and the space between the inner pipe 31 and the outer pipe 32 is used as a second flow path F2 that functions as a gas flow path. There is one flow path F1.
内管31の下端は、外管32の下端よりも低く、かつ、第1のチャンバ10c内に溜まる液状の中間媒体LMの液面よりも低くなっている。すなわち、第2流路F2の第2下側開口部F2aは、第1のチャンバ10c内における液状の中間媒体LMの液面よりも下側の位置に配置されている。このため、第2下側開口部F2aは、液状の中間媒体LMに浸かっている。 The lower end of the inner tube 31 is lower than the lower end of the outer tube 32 and lower than the liquid level of the liquid intermediate medium LM accumulated in the first chamber 10c. That is, the second lower opening F2a of the second flow path F2 is arranged at a position below the liquid level of the liquid intermediate medium LM in the first chamber 10c. Therefore, the second lower opening F2a is immersed in the liquid intermediate medium LM.
第2実施形態に係る中間媒体式熱交換器1では、液流路として機能する第2流路F2の下端部である第2下側開口部F2aが第1のチャンバ10c内に溜まった液状の中間媒体LMに浸かっているので、第2流路F2の全体が液状の中間媒体LMで満たされた状態で運転することができる。このため、第2流路F2の中にガス状の中間媒体GMが流入したとしても、第2流路F2の中で液状の中間媒体LMが流れやすい状態が維持され、第2流路F2は液流路として機能し続けることができる。 In the intermediate medium heat exchanger 1 according to the second embodiment, the second lower opening F2a, which is the lower end of the second flow path F2 functioning as a liquid flow path, is configured to open the second lower opening F2a, which is the lower end of the second flow path F2, which functions as a liquid flow path. Since it is immersed in the intermediate medium LM, the second flow path F2 can be operated in a state where the entire second flow path F2 is filled with the liquid intermediate medium LM. Therefore, even if the gaseous intermediate medium GM flows into the second flow path F2, a state where the liquid intermediate medium LM easily flows in the second flow path F2 is maintained, and the second flow path F2 It can continue to function as a liquid flow path.
なお、連通管30は、図12の形態に限定されない。例えば、図13に示す第1変形例のように、内管31は、第1のチャンバ10c内で、直管状ではなく、水平方向、例えば第1の伝熱管10dの延びる方向と直交する方向(図13の左右方向)に屈曲してクランク状をなしてもよい。 Note that the communication pipe 30 is not limited to the form shown in FIG. 12 . For example, as in the first modification shown in FIG. 13 , the inner tube 31 is not formed in a straight tube shape in the first chamber 10c, but in a horizontal direction, for example, in a direction perpendicular to the extending direction of the first heat exchanger tube 10d ( It may also be bent in the left-right direction in FIG. 13 to form a crank shape.
そして、第2流路F2の第2下側開口部F2aは、第1のチャンバ10c内において、液状の中間媒体LMの液面よりも下側の位置であって、かつ、第1の伝熱管10dの直上から側方にずれた位置に配置されている。 The second lower opening F2a of the second flow path F2 is located at a position below the liquid level of the liquid intermediate medium LM in the first chamber 10c, and is located at a position below the liquid level of the liquid intermediate medium LM, and It is arranged at a position shifted laterally from directly above 10d.
第1のチャンバ10c内における液状の中間媒体LMに浸かっている第2流路F2の第2下側開口部F2aが、第1の伝熱管10dの直上に配置されている場合には、第1の伝熱管10dから発生するガス状の中間媒体GMが第2下側開口部F2a内に流入する場合がある。これに対し、第1変形例に係る中間媒体式熱交換器1では、第2下側開口部F2aが第1の伝熱管10dの直上から側方にずれた位置に配置されているため、第2下側開口部F2aから第2流路F2内にガス状の中間媒体GMが流入することが抑制される。 When the second lower opening F2a of the second flow path F2 immersed in the liquid intermediate medium LM in the first chamber 10c is arranged directly above the first heat exchanger tube 10d, the first The gaseous intermediate medium GM generated from the heat transfer tube 10d may flow into the second lower opening F2a. On the other hand, in the intermediate medium heat exchanger 1 according to the first modification, the second lower opening F2a is disposed at a position shifted laterally from directly above the first heat exchanger tube 10d. The gaseous intermediate medium GM is suppressed from flowing into the second flow path F2 from the second lower opening F2a.
連通管30の下端部が第1の伝熱管10dの直上に位置する構成において、図14に示す第2変形例及び図15に示す第3変形例のように、ガス流入抑止部材50が設けられてもよい。ガス流入抑止部材50は、第1のチャンバ10c内のガス状の中間媒体GMが第2下側開口部F2aを通じて第2流路F2内に流入することを抑止する。 In a configuration in which the lower end of the communication tube 30 is located directly above the first heat exchanger tube 10d, a gas inflow suppressing member 50 is provided as in the second modification shown in FIG . 14 and the third modification shown in FIG. You can. The gas inflow suppressing member 50 prevents the gaseous intermediate medium GM in the first chamber 10c from flowing into the second flow path F2 through the second lower opening F2a.
ガス流入抑止部材50は、第2下側開口部F2aと第1の伝熱管10dとの間で水平方向に延びるように配置される板状の部材である。すなわち、ガス流入抑止部材50は、第2流路F2の第2下側開口部F2aの下側に位置する部分を有するガス流入抑止板である。ガス流入抑止部材50は、第1のチャンバ10cの底面から上方を見たときに、第2下側開口部F2aを覆って見えなくする程度に十分な面積を有する。 The gas inflow suppressing member 50 is a plate-shaped member arranged to extend horizontally between the second lower opening F2a and the first heat exchanger tube 10d. That is, the gas inflow prevention member 50 is a gas inflow prevention plate having a portion located below the second lower opening F2a of the second flow path F2. The gas inflow suppressing member 50 has a sufficient area to cover the second lower opening F2a and make it invisible when viewed upward from the bottom surface of the first chamber 10c.
図14に示す第2実施形態の第2変形例及び図15に示す第3変形例に係る中間媒体式熱交換器1では、ガス流入抑止部材50によって、第1のチャンバ10c内の第1の伝熱管10dで発生したガス状の中間媒体GMが、液中を浮上したとしても、第2下側開口部F2aを通じて第2流路F2内に流入することが抑止される。 In the intermediate medium heat exchanger 1 according to the second modification of the second embodiment shown in FIG. 14 and the third modification shown in FIG. Even if the gaseous intermediate medium GM generated in the heat transfer tube 10d floats in the liquid, it is prevented from flowing into the second flow path F2 through the second lower opening F2a.
一方、第2実施形態においても、図16に示す第4変形例のように、内管31の内側空間をガス流路として機能する第1流路F1とし、内管31と外管32との間の空間を液流路として機能する第2流路F2としてもよい。 On the other hand, in the second embodiment as well, as in the fourth modification shown in FIG . The space between them may be used as a second flow path F2 that functions as a liquid flow path.
第4変形例において、第2流路F2を形成する外管32は、第1のチャンバ10c内で、直管状ではなく、内管31から径方向に離れるように、例えば第1の伝熱管10dの延びる方向と直交する方向(図16の左右方向)に屈曲してクランク状をなしてもよい。 In the fourth modification, the outer tube 32 forming the second flow path F2 is not shaped like a straight tube in the first chamber 10c, but is arranged so as to be separated from the inner tube 31 in the radial direction, for example, in the first heat exchanger tube 10d. It may be bent in a direction perpendicular to the extending direction (left-right direction in FIG. 16 ) to form a crank shape.
外管32が第1のチャンバ10c内で屈曲して内管31から離れながら液状の中間媒体LMの液面よりも下側の位置にまで延びる一方で、内管31が形成する第1流路F1の第1下側開口部F1aは液面より上側に位置している。このため、連通管30は、中間壁33を更に有する。中間壁33は、外管32が径方向外向きに屈曲する位置よりも下側の位置であって、第2下側開口部F2aよりも上側の位置において、外管32の管壁との間で第2流路として必要な間隔をおいて、内管31から径方向外向きに延びる部位と、この部位から下向きに屈曲し、第1のチャンバ10c内における液状の中間媒体LMの液面よりも下側の位置に延びる部位と、を含む。これにより、中間壁33と外管32との間で第2流路F2としての空間が確保され、同時に、中間壁33と内管31との間で、ガス状の中間媒体GMが第1下側開口部F1aに向かうための空間が確保される。 While the outer tube 32 is bent within the first chamber 10c and extends away from the inner tube 31 to a position below the liquid level of the liquid intermediate medium LM, the first flow path formed by the inner tube 31 The first lower opening F1a of F1 is located above the liquid level. For this reason, the communication pipe 30 further includes an intermediate wall 33. The intermediate wall 33 is located between the intermediate wall 33 and the tube wall of the outer tube 32 at a position below the position where the outer tube 32 bends outward in the radial direction and at a position above the second lower opening F2a. A portion extending radially outward from the inner tube 31 at a necessary interval as a second flow path, and a portion bent downward from this portion and lower than the liquid level of the liquid intermediate medium LM in the first chamber 10c. and a portion extending to a lower position. As a result, a space as the second flow path F2 is secured between the intermediate wall 33 and the outer tube 32, and at the same time, the gaseous intermediate medium GM is allowed to flow between the intermediate wall 33 and the inner tube 31 under the first flow path F2. A space for heading toward the side opening F1a is secured.
すなわち、外管32と内管31及び中間壁33のそれぞれとの間に形成される空間が、第2流路F2となる。第2流路F2は、外管32及び中間壁33の屈曲に伴い屈曲し、第1の伝熱管の直上から側方にずれた位置に延びている。そして、第2流路F2の第2下側開口部F2aは、第1のチャンバ10c内における液状の中間媒体LMの液面よりも下側の位置であって第1の伝熱管の直上から側方にずれた位置に配置されている。 That is, the space formed between the outer tube 32 and each of the inner tube 31 and the intermediate wall 33 becomes the second flow path F2. The second flow path F2 is bent as the outer tube 32 and the intermediate wall 33 are bent, and extends to a position shifted laterally from directly above the first heat exchanger tube. The second lower opening F2a of the second flow path F2 is located at a position below the liquid level of the liquid intermediate medium LM in the first chamber 10c, and from directly above the first heat exchanger tube to the side. It is placed at a position shifted to the side.
第4変形例に係る中間媒体式熱交換器1では、上記の第2実施形態の第1変形例と同様に、第2下側開口部F2aが第1のチャンバ10c内において第1の伝熱管10dの直上から側方にずれた位置に配置されているため、第2下側開口部F2aから第2流路F2内にガス状の中間媒体GMが流入することが抑制される。 In the intermediate medium heat exchanger 1 according to the fourth modification, as in the first modification of the second embodiment described above, the second lower opening F2a is connected to the first heat exchanger tube in the first chamber 10c. 10d, the gaseous intermediate medium GM is suppressed from flowing into the second flow path F2 from the second lower opening F2a.
さらに、図16に示す第4変形例に、ガス流入抑止部材50が更に設けられる、第2実施形態の第5変形例を図17に示す。 Further, FIG . 17 shows a fifth modification of the second embodiment in which a gas inflow suppressing member 50 is further provided in the fourth modification shown in FIG.
すなわち、中間媒体蒸発器E1は、第2流路F2の第2下側開口部F2aと第1の伝熱管10dとの間に配置されたガス流入抑止部材50を更に有している。 That is, the intermediate medium evaporator E1 further includes a gas inflow suppressing member 50 disposed between the second lower opening F2a of the second flow path F2 and the first heat exchanger tube 10d.
これにより、ガス状の中間媒体GMが第2下側開口部F2aを通じて第2流路F2内に流入することがより効果的に抑止される。 Thereby, the gaseous intermediate medium GM is more effectively prevented from flowing into the second flow path F2 through the second lower opening F2a.
次に、第1実施形態及び第2実施形態について、図示されていない他の変形例を示す。 Next, other modified examples (not shown) of the first embodiment and the second embodiment will be shown.
第2実施形態及びその変形例において、中間媒体式熱交換器1は、複数の連通管30を備えてもよい。この場合においても、中間媒体式熱交換器1全体での中間媒体の循環量を増大させることができ、中間媒体式熱交換器1の効率を向上させることができる。 In the second embodiment and its modified examples, the intermediate medium heat exchanger 1 may include a plurality of communication pipes 30. Also in this case, the amount of circulation of the intermediate medium throughout the intermediate medium heat exchanger 1 can be increased, and the efficiency of the intermediate medium heat exchanger 1 can be improved.
連通管30において、第1流路F1の水力直径が第2流路F2の水力直径よりも大きくなるように、内管31及び外管32のそれぞれの径が設定されてもよい。ガス流路として機能する第1流路F1での圧力損失は、液流路として機能する第2流路F2での圧力損失よりも、大きくなる。したがって、第1流路F1の水力直径が第2流路F2の水力直径よりも大きければ、第1流路F1による圧力損失を抑えることが可能となる。そして、第1流路F1による圧力損失が抑えられると、第2流路F2における液面高さが抑えられるため、連通管30の長さをより短くすることが可能となる。 In the communication pipe 30, the diameters of the inner pipe 31 and the outer pipe 32 may be set such that the hydraulic diameter of the first flow path F1 is larger than the hydraulic diameter of the second flow path F2. The pressure loss in the first flow path F1 functioning as a gas flow path is greater than the pressure loss in the second flow path F2 functioning as a liquid flow path. Therefore, if the hydraulic diameter of the first flow path F1 is larger than the hydraulic diameter of the second flow path F2, it is possible to suppress pressure loss due to the first flow path F1. When the pressure loss in the first flow path F1 is suppressed, the liquid level height in the second flow path F2 is suppressed, so that the length of the communication pipe 30 can be further shortened.
なお、水力直径(DH)とは、次のように定義される長さである。
DH=4A/P
ここで、Aは、流れの断面積であり、Pは、断面のうち濡れている部分(濡れ縁)の周長である。
Note that the hydraulic diameter (D H ) is a length defined as follows.
D H =4A/P
Here, A is the cross-sectional area of the flow, and P is the circumference of the wetted part (wetted edge) of the cross-section.
内管31が円管である場合の内管31の中に形成される流路の水力直径は、内管31の内径に等しい。内管31及び外管32が共に円管である場合の、内管31と外管32との間に形成される流路の水力直径DHrは、当該流路の断面積をArとし、内管31の外径をD1とし、外管32の内径をD2とした場合に、
DHr=4Ar/{π×(D1+D2)}
として、計算される。
The hydraulic diameter of the flow path formed in the inner tube 31 is equal to the inner diameter of the inner tube 31 when the inner tube 31 is a circular tube. When the inner tube 31 and the outer tube 32 are both circular tubes, the hydraulic diameter D Hr of the flow path formed between the inner tube 31 and the outer tube 32 is defined as the cross-sectional area of the flow path A r , When the outer diameter of the inner tube 31 is D1 and the inner diameter of the outer tube 32 is D2 ,
D Hr =4A r /{π×(D 1 +D 2 )}
It is calculated as .
連通管30について、上記では内管31と外管32とからなる2重管構造として説明を行ったが、2重管構造の連通管に限定されず、2重管以上の多重管による構造の連通管であってもよい。この場合において、連通管の中において径方向に重なる複数の管で区切られる複数の空間のうち、いずれを液流路とし、いずれをガス流路とするかは、任意であり限定されるものではない。 Although the communication pipe 30 has been described above as having a double pipe structure consisting of an inner pipe 31 and an outer pipe 32, it is not limited to a communication pipe with a double pipe structure, and may have a structure with multiple pipes of double pipe or more. It may also be a communicating pipe. In this case, which of the plurality of spaces separated by the plurality of pipes that overlap in the radial direction in the communication pipe is used as the liquid flow path and which is used as the gas flow path is arbitrary and is not limited. do not have.
さらに、連通管30について、上記では、図13、図15に示す本発明の第2実施形態の第1変形例、第3変形例を除き、径方向に対称な形状であることを前提として、説明を行ったが、多重管構造の連通管であれば、径方向に非対称な形状のものであってもよい。例えば、連通管30について、内管31の中心軸線と外管32の中心軸線とが重なっておらず、偏心しているようなものであってもよい。また、内管31及び外管32の両方又は一方が円管でなくてもよい。 Furthermore, regarding the communication pipe 30, in the above description, it is assumed that the shape is symmetrical in the radial direction, except for the first modification and the third modification of the second embodiment of the present invention shown in FIGS. 13 and 15 . Although the above description has been made, as long as the communicating tube has a multi-tube structure, it may have an asymmetric shape in the radial direction. For example, regarding the communication tube 30, the center axis of the inner tube 31 and the center axis of the outer tube 32 may not overlap, but may be eccentric. Further, both or one of the inner tube 31 and the outer tube 32 may not be a circular tube.
また、液溜め部40について、図3に示す第1実施形態の第1変形例において、液溜め部40を通過する液状の中間媒体LMの下向きの流れを上向きの流れに曲げる曲面を含んだ形状に形成されていてもよいとして説明を行ったが、他の変形例における液溜め部40についても、同様に曲面を含んだ形状に形成されていてもよい。 Further, regarding the liquid reservoir 40, in the first modification of the first embodiment shown in FIG. 3, the shape includes a curved surface that bends the downward flow of the liquid intermediate medium LM passing through the liquid reservoir 40 into an upward flow. Although the explanation has been made assuming that the liquid reservoir portion 40 may be formed in a curved shape, the liquid reservoir portion 40 in other modified examples may be similarly formed in a shape including a curved surface.
図18に示すように、第6の変形例に係る中間媒体式熱交換器1において、連通管30の内管31及び外管32には、断熱材が設けられている。図10~11に示す前述の第1実施形態の第8の変形例と同様に、内管31は、内側管31Aと、内側管31Aの外側に配置された外側管31Bと、内側管31Aと外側管31Bの間に配置された断熱材31Cとが重ねられた三重構造の断熱管として構成されている。外管32には、大気と接触する部位に断熱材32Cが設けられている。 As shown in FIG. 18, in the intermediate medium heat exchanger 1 according to the sixth modification, the inner tube 31 and the outer tube 32 of the communication tube 30 are provided with a heat insulating material. Similar to the eighth modification of the first embodiment shown in FIGS. 10 and 11, the inner tube 31 includes an inner tube 31A, an outer tube 31B disposed outside the inner tube 31A, and an inner tube 31A. The outer tube 31B is configured as a triple-structured heat insulating tube in which a heat insulating material 31C disposed between the outer tubes 31B and the outer tube 31B are overlapped. The outer tube 32 is provided with a heat insulating material 32C at a portion that comes into contact with the atmosphere.
内管31の断熱材31Cによって、第2流路F2の液状の中間媒体LMが、第1流路F1のガス状の中間媒体GMによって温められて気化することを抑制できる。これにより、第2流路F2における、フラッディング現象の発生及び流路抵抗の増加による中間媒体の循環量の低下は抑制される。 The heat insulating material 31C of the inner tube 31 can prevent the liquid intermediate medium LM in the second flow path F2 from being heated and vaporized by the gaseous intermediate medium GM in the first flow path F1. This suppresses a decrease in the circulation amount of the intermediate medium in the second flow path F2 due to the occurrence of a flooding phenomenon and an increase in flow path resistance.
内管31の断熱材31Cと、外管32に設けられた断熱材32Cとによって、第1流路F1のガス状の中間媒体GMが、大気及び第2流路F2の液状の中間媒体LMによって冷やされて液化することを抑制できる。これにより、第1流路F1におけるフラッディング現象の発生及び第1流路F1の流路抵抗の増加による中間媒体の循環量の低下は抑制される。さらに、液化ガス気化器E2における、ガス状の中間媒体GMの気化効率の低下は抑制される。 The heat insulating material 31C of the inner pipe 31 and the heat insulating material 32C provided in the outer pipe 32 allow the gaseous intermediate medium GM in the first flow path F1 to be absorbed by the atmosphere and the liquid intermediate medium LM in the second flow path F2. It can suppress cooling and liquefaction. This suppresses the occurrence of a flooding phenomenon in the first flow path F1 and the decrease in the circulation amount of the intermediate medium due to an increase in flow resistance of the first flow path F1. Furthermore, a decrease in the vaporization efficiency of the gaseous intermediate medium GM in the liquefied gas vaporizer E2 is suppressed.
なお、内管31及び外管32のうち、いずれか一方だけに断熱材が設けられていてもよい。 Note that the heat insulating material may be provided in only one of the inner tube 31 and the outer tube 32.
また、内管31は、第1流路F1と接する部位だけが、断熱材を用いた三重構造の断熱管として構成されていてもよい。 Further, the inner tube 31 may be configured as a triple-layer heat-insulated tube using a heat insulating material only at the portion that contacts the first flow path F1.
また、外管32には、大気と接触する部位に断熱材32Cが設けられているが、これに限らない。例えば、外管32は、内管31と同様に、内側管と、内側管の外側に配置された外側管と、内側管と外側管の間に配置された断熱材とが重ねられた三重構造の断熱管として構成されていてもよい。 Further, although the outer tube 32 is provided with a heat insulating material 32C at a portion that comes into contact with the atmosphere, the present invention is not limited thereto. For example, like the inner tube 31, the outer tube 32 has a triple structure in which an inner tube, an outer tube placed outside the inner tube, and a heat insulating material placed between the inner tube and the outer tube are layered. It may be configured as an insulated pipe.
1 中間媒体式熱交換器
E1 中間媒体蒸発器
10c 第1のチャンバ
10d 第1の伝熱管
E2 液化ガス気化器
20c 第2のチャンバ
20d 第2の伝熱管
30 (第1の)連通管
30B 第2の連通管
31 内管
31A 内側管
31B 外側管
31C、32C 断熱材
31K 内管上側部
31L 内管拡径部
31M 内管下側部
32 外管
32K 外管上側部
32L 外管拡径部
32M 外管下側部
33 中間壁
34 液流入抑止部材
35 液流入抑止部材の下端部
40 液溜め部
41 液溜め部の底部
42 液溜め部の底部の上縁部
43 液溜め部の天部
50 ガス流入抑止部材
F1 第1流路
F1a 第1下側開口部
F1b 第1上側開口部
F2 第2流路
F21 第2流路の上側流路部
F21s 上側流路部の下端部
F22 第2流路の下側流路部
F22t 下側流路部の上端部
F2a 第2下側開口部
F2b 第2上側開口部
50 ガス流入抑止部材(ガス流入抑止板)
LM 液状の中間媒体
GM ガス状の中間媒体
1 Intermediate medium heat exchanger E1 Intermediate medium evaporator 10c First chamber 10d First heat exchanger tube E2 Liquefied gas vaporizer 20c Second chamber 20d Second heat exchanger tube 30 (First) communication tube 30B Second Communication pipe 31 Inner pipe 31A Inner pipe 31B Outer pipe 31C, 32C Insulating material 31K Inner pipe upper part 31L Inner pipe enlarged diameter part 31M Inner pipe lower part 32 Outer pipe 32K Outer pipe upper part 32L Outer pipe enlarged diameter part 32M Outside Pipe lower side 33 Intermediate wall 34 Liquid inflow suppressing member 35 Lower end of liquid inflow suppressing member 40 Liquid reservoir 41 Bottom of liquid reservoir 42 Upper edge of bottom of liquid reservoir 43 Top of liquid reservoir 50 Gas inflow Suppressing member F1 First flow path F1a First lower opening F1b First upper opening F2 Second flow path F21 Upper flow path portion of the second flow path F21s Lower end portion of the upper flow path F22 Bottom of the second flow path Side flow path portion F22t Upper end of lower flow path portion F2a Second lower opening F2b Second upper opening 50 Gas inflow suppression member (gas inflow suppression plate)
LM Liquid intermediate medium GM Gaseous intermediate medium
Claims (17)
前記第1のチャンバよりも上方に配置される中空状の第2のチャンバと、前記第2のチャンバ内を通過するように配置され低温液化ガスが流入する第2の伝熱管と、を有する液化ガス気化器と、
内管と前記内管の径方向外側に配置される外管とを含む多重管構造であり、前記第1のチャンバ内と前記第2のチャンバ内とを相互に連通する連通管と、
を備え、
前記第1のチャンバ、前記第2のチャンバ及び前記連通管による空間内には中間媒体が封入されており、
前記第1のチャンバ内の液状の中間媒体は、前記第1の伝熱管を介して前記熱源媒体に加熱されて気化し、ガス状の中間媒体になり、
前記第2のチャンバ内のガス状の中間媒体は、前記第2の伝熱管を介して前記低温液化ガスに冷やされて凝縮し、液状の中間媒体になり、
前記内管の内側の空間、及び、前記内管と前記外管との間の空間のうちの一方を第1流路とし、他方を第2流路としたときに、
前記第1流路は、
前記第2のチャンバ内における前記液状の中間媒体の液面よりも上側の位置で開口する第1上側開口部と、
前記第1のチャンバ内における前記液状の中間媒体の液面よりも上側の位置で開口する第1下側開口部と、
を有し、ガス状の中間媒体が流れるガス流路として機能し、
前記第2流路は、
前記第2のチャンバ内における前記液状の中間媒体の液面よりも下側の位置で開口する第2上側開口部と、
前記第1のチャンバ内で開口する第2下側開口部と、
を有し、少なくとも一部において前記液状の中間媒体で満たされた状態で、前記液状の中間媒体が流れる液流路として機能する、
中間媒体式熱交換器。 an intermediate medium evaporator having a hollow first chamber; and a first heat transfer tube arranged to pass through the first chamber and into which a heat source medium flows;
A liquefier comprising: a hollow second chamber disposed above the first chamber; and a second heat transfer tube disposed to pass through the second chamber and into which low-temperature liquefied gas flows. gas vaporizer;
a communication tube having a multi-tube structure including an inner tube and an outer tube disposed radially outside the inner tube, and communicating the inside of the first chamber and the inside of the second chamber with each other;
Equipped with
An intermediate medium is enclosed in a space formed by the first chamber, the second chamber, and the communication pipe,
The liquid intermediate medium in the first chamber is heated by the heat source medium through the first heat exchanger tube and is vaporized to become a gaseous intermediate medium,
The gaseous intermediate medium in the second chamber is cooled and condensed into the low-temperature liquefied gas through the second heat transfer tube, and becomes a liquid intermediate medium;
When one of the space inside the inner tube and the space between the inner tube and the outer tube is used as a first flow path and the other is used as a second flow path,
The first flow path is
a first upper opening that opens at a position above the liquid level of the liquid intermediate medium in the second chamber;
a first lower opening opening at a position above the liquid level of the liquid intermediate medium in the first chamber;
and functions as a gas flow path through which a gaseous intermediate medium flows,
The second flow path is
a second upper opening that opens at a position below the liquid level of the liquid intermediate medium in the second chamber;
a second lower opening opening within the first chamber;
and functioning as a liquid flow path through which the liquid intermediate medium flows in a state where it is at least partially filled with the liquid intermediate medium.
Intermediate medium heat exchanger.
請求項1に記載の中間媒体式熱交換器。 The second flow path further includes a liquid reservoir section that is provided at a position above the liquid level of the liquid intermediate medium in the first chamber and that stores the liquid intermediate medium.
The intermediate medium heat exchanger according to claim 1.
前記第2流路の前記第2下側開口部から流出した前記液状の中間媒体を溜める一方で、溜まった前記液状の中間媒体を、前記第2下側開口部よりも上側に位置する上縁部から溢れさせるように構成されている、
請求項2に記載の中間媒体式熱交換器。 The liquid reservoir is
While storing the liquid intermediate medium flowing out from the second lower opening of the second flow path, the upper edge located above the second lower opening stores the accumulated liquid intermediate medium. It is configured so that it overflows from the
The intermediate medium heat exchanger according to claim 2.
前記液溜め部は、前記上側流路部の前記下端部から流出した前記液状の中間媒体を溜める一方で、溜まった前記液状の中間媒体を、前記下側流路部の前記上端部に流入させるように構成されている、
請求項2に記載の中間媒体式熱交換器。 The second flow path includes an upper flow path portion that extends downward from the second upper opening portion, and an upper flow path portion that extends upward from the second lower opening portion, and has an upper end portion that is higher than a lower end portion of the upper flow path portion. further comprising a lower flow path portion located therein;
The liquid reservoir stores the liquid intermediate medium flowing out from the lower end of the upper flow path, and allows the collected liquid intermediate medium to flow into the upper end of the lower flow path. It is configured as follows.
The intermediate medium heat exchanger according to claim 2.
請求項3又は請求項4に記載の中間媒体式熱交換器。 The liquid reservoir is formed in a shape including a curved surface that bends a downward flow of the liquid intermediate medium passing through the liquid reservoir into an upward flow.
The intermediate medium heat exchanger according to claim 3 or 4.
前記連通管は、前記液溜め部から流出した前記液状の中間媒体が、前記第1下側開口部に入ろうとする前記ガス状の中間媒体の流れに乗って前記第1下側開口部を通じて前記第1流路内に流入することを抑止する液流入抑止部材を更に有する、
請求項2ないし請求項5のいずれか一項に記載の中間媒体式熱交換器。 The first flow path is formed as a space inside the inner tube of the communication tube, and the second flow path is formed as a space between the inner tube and the outer tube,
The communication pipe allows the liquid intermediate medium that has flowed out of the liquid reservoir to pass through the first lower opening on the flow of the gaseous intermediate medium that is about to enter the first lower opening. further comprising a liquid inflow prevention member that prevents liquid from flowing into the first flow path;
The intermediate medium heat exchanger according to any one of claims 2 to 5.
請求項6に記載の中間媒体式熱交換器。 The liquid inflow suppressing member extends downward from the liquid reservoir and has a lower end portion located below the first lower opening of the first flow path.
The intermediate medium heat exchanger according to claim 6.
請求項6又は請求項7に記載の中間媒体式熱交換器。 The liquid inflow prevention member is inclined with respect to the vertical direction so as to be radially away from the first lower opening of the first flow path.
The intermediate medium heat exchanger according to claim 6 or 7.
請求項6ないし請求項8のいずれか一項に記載の中間媒体式熱交換器。 The liquid inflow prevention member is formed continuously or discontinuously in the circumferential direction of the first flow path so as to surround the first lower opening of the first flow path.
The intermediate medium heat exchanger according to any one of claims 6 to 8.
請求項1に記載の中間媒体式熱交換器。 The second lower opening of the second flow path is disposed at a position below the liquid level of the liquid intermediate medium in the first chamber, so that it is immersed in the liquid intermediate medium. ing,
The intermediate medium heat exchanger according to claim 1.
請求項10に記載の中間媒体式熱交換器。 The second lower opening of the second flow path is located in the first chamber at a position shifted laterally from directly above the first heat exchanger tube.
The intermediate medium heat exchanger according to claim 10.
請求項10又は請求項11に記載の中間媒体式熱交換器。 The intermediate medium evaporator further includes a gas inflow prevention member that prevents the gaseous intermediate medium in the first chamber from flowing into the second flow path through the second lower opening.
The intermediate medium heat exchanger according to claim 10 or 11.
請求項1ないし請求項12のいずれか一項に記載の中間媒体式熱交換器。 The hydraulic diameter of the first flow path is larger than the hydraulic diameter of the second flow path.
The intermediate medium heat exchanger according to any one of claims 1 to 12.
請求項1ないし請求項13のいずれか一項に記載の中間媒体式熱交換器。 The first upper opening and the first lower opening of the first flow path are formed in a reverse tapered shape to increase the opening diameter.
The intermediate medium heat exchanger according to any one of claims 1 to 13.
請求項1ないし請求項14のいずれか一項に記載の中間媒体式熱交換器。 The second upper opening of the second flow path is formed in a reverse tapered shape to increase the opening diameter.
The intermediate medium heat exchanger according to any one of claims 1 to 14.
請求項1ないし請求項15のいずれか一項に記載の中間媒体式熱交換器。 It has a multi-tube structure including an inner tube and an outer tube disposed radially outside the inner tube, and communicates the inside of the first chamber and the inside of the second chamber with each other, and the inside of the inner tube. and a second communication pipe in which one of the spaces between the inner tube and the outer tube is the first flow path and the other is the second flow path,
The intermediate medium heat exchanger according to any one of claims 1 to 15.
請求項1ないし請求項16のいずれか一項に記載の中間媒体式熱交換器。 At least one of the inner tube and the outer tube is provided with a heat insulating material,
The intermediate medium heat exchanger according to any one of claims 1 to 16.
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