JP6053389B2 - 液化ガス気化装置を搭載した船舶および液化ガス気化装置 - Google Patents

Description

本発明は、液化ガスを気化させる液化ガス気化装置を搭載した船舶および液化ガス気化装置に関するものである。

特許文献１に、従来の一般的なオープンラック式の液化ガス気化装置（ＯＲＶ；Open-Rack-type Vaporizer）が開示されている。図６（Ａ）に示すように、この液化ガス気化装置１０１は、上下に数メートル程度の間隔を空けて水平且つ平行に配設された下部ヘッダー管３および上部ヘッダー管４の間に、鉛直方向に延びる多数の伝熱管５が並列に配列された複数の熱交換パネル６を備えている。各々の熱交換パネル６の上部両側にはトラフ（堰）７が近接して配置されている。トラフ７は、給水路８から供給された熱媒水Ｗ（一般に海水）をオーバーフローさせて熱交換パネル６に掛け流す。熱交換パネル６の内部では、下部ヘッダー管３に供給された低温な液化ガス（ＬＮＧ、ＬＰＧ等）が伝熱管５の内部を上方に流れるに従い、伝熱管５の外部に散布された熱媒水Ｗと熱交換することにより気化し、常温の気体ガスとなって上部ヘッダー管４に流れ、都市ガスラインや発電施設等の需要部に送給される。

特開２０１１−１１２２９４号公報

液化ガス運搬船（ＬＮＧ船）や、ＦＳＲＵ（Floating Storage and Regasification Unit）およびＦＰＳＯ（Floating Production，Storage and Offloading）といった洋上浮体のように、波や風によって揺動および傾斜する場所に、前述のようなオープンラック式の液化ガス気化装置を搭載した場合、図６（Ｂ）に示すように、液化ガス気化装置１０１全体が傾斜してしまうため、熱媒水Ｗをトラフ７の両側から均等にオーバーフローさせることができない。このため、熱交換パネル６（伝熱管５）の一面側にしか熱媒水Ｗが流されず、所定の気化性能が得られないばかりか、熱交換パネル６に局所的な温度ひずみが発生して破損に至る懸念がある。したがって、船舶や洋上浮体のように揺動する場所においてはオープンラック式の液化ガス気化装置の使用が見送られ、より複雑で操作性およびメンテナンス性の悪いカスケード式や温水（蒸気）加熱式の液化ガス気化装置を採用せざるを得なかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成が簡素で操作性の良いオープンラック式の液化ガス気化装置を、船舶や洋上浮体のような揺動および傾斜する場所にも設置可能にすることにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。

本発明に係る液化ガス気化装置は、内部で液化ガスを熱交換させて気化させる熱交換パネルと、前記熱交換パネルに隣接するトラフと、を備え、前記トラフのオーバーフロー開口部より熱媒水をオーバーフローさせ、該熱媒水を前記熱交換パネルの表面にかけ流して前記液化ガスを熱交換させる液化ガス気化装置において、前記トラフの、底板から前記熱交換パネル側に面している側縁部までの鉛直方向の高さよりも、前記底板から前記熱交換パネル側に面していない側縁部までの鉛直方向の高さを高く設定し、前記トラフの内部が、該トラフの長手方向に沿って水平に連なる複数の給水区画に仕切られるとともに、前記複数の給水区画に前記熱媒水を均等に分配する分配水路が設けられたことを特徴とする。

上記構成の液化ガス気化装置において、仮に液化ガス気化装置全体が熱交換パネルから見てトラフ側に傾斜しても、その傾斜角度が、トラフのオーバーフロー開口部における、熱交換パネル側に面している側縁部の鉛直方向の高さと、熱交換パネル側に面していない側縁部の鉛直方向の高さとが一致する傾斜角度に達するまでは、トラフから熱交換パネルに熱媒水を散布し続けることができ、液化ガスを良好に気化させることができる。

これにより、船舶や洋上浮体のように、波や風によって揺動する場所に液化ガス気化装置を搭載しても、その揺動角度が所定の範囲内であれば、液化ガス気化装置を稼働させることができる。したがって、構成が簡素で操作性の良いオープンラック式の液化ガス気化装置を、船舶や洋上浮体のような揺動する場所にも設置することができる。
また、トラフの内部が、該トラフの長手方向に沿って水平に連なる複数の給水区画に仕切られるとともに、前記複数の給水区画に前記熱媒水を均等に分配する分配水路が設けられているため、液化ガス気化装置が揺動して仮にトラフの両端部の高さが異なっても、トラフの内部に貯留された熱媒水が全てトラフの一端側に集中してしまうことが防止される。このため、各給水区画から熱交換パネルの全幅（全面）に亘って均一に熱媒水を分配し、熱交換パネルの内部で液化ガスを良好に気化させることができる。

上記構成の液化ガス気化装置においては、前記熱交換パネル側に面している側縁部と、前記熱交換パネル側に面していない側縁部との水平間隔をＣとし、前記液化ガス気化装置全体の、前記Ｃ方向への最大傾斜角度をθとし、前記底板から前記熱交換パネル側に面している側縁部までの距離をＬ１とし、前記底板から前記熱交換パネル側に面していない側縁部までの距離をＬ２とした場合に、Ｌ２−Ｌ１≧Ｃ・ｔａｎθの式が成立するように前記Ｌ１と前記Ｌ２を設定するのが好ましい。

これにより、トラフの底板から熱交換パネル側に面している側縁部までの距離と、トラフの底板から熱交換パネルに面していない側縁部までの距離との高低差を、液化ガス気化装置に見込まれる傾斜角度に応じて適正に決定し、液化ガス気化装置が最大に傾斜してもトラフから熱交換パネルに熱媒水を供給可能にして、オープンラック式の液化ガス気化装置を、傾斜および揺動する場所に設置可能にすることができる。

上記構成の液化ガス気化装置において、前記分配水路は、前記トラフの長手方向に沿って前記複数の給水区画を貫通し、各々の給水区画の内部に開口する給水口を有するパイプ状とするのが好ましい。このように構成した場合、分配水路の構成を簡素に保ちながら、全部の給水区画に均等に熱媒水を分配することができる。

上記構成の液化ガス気化装置において、対向する２つの前記熱交換パネルの間に設置される前記トラフには、対向する各々の熱交換パネルにそれぞれ前記熱媒水を掛け流す２つの前記オーバーフロー開口部が隣接して配置されるとともに、これら２つのオーバーフロー開口部の間を仕切る仕切り板が設けられ、この仕切り板の上縁部が、前記２つのオーバーフロー開口部にとって共通の、前記熱交換パネル側に面していない側縁部となるようにしてもよい。

このように構成した場合、対向する２つの熱交換パネルの間に設置されたトラフにおける、隣接する２つのオーバーフロー開口部の間を仕切る仕切り板の上端部が、各々のオーバーフロー開口部にとって共通の、熱交換パネル側に面していない側縁部となるため、トラフの構造を簡素に保ちながら、オーバーフロー開口部を２つ設けて対向する２つの熱交換パネルに均等に熱媒水を掛けることができる。
本発明に係る船舶は、上記のいずれかの液化ガス気化装置を搭載したことを特徴とする。この船舶において、仮に船体が傾斜し、液化ガス気化装置全体が熱交換パネルから見てトラフ側に傾斜しても、その傾斜角度が、トラフのオーバーフロー開口部における、熱交換パネル側に面している側縁部の鉛直方向の高さと、熱交換パネル側に面していない側縁部の鉛直方向の高さとが一致する傾斜角度に達するまでは、トラフから熱交換パネルに熱媒水を散布し続けることができ、液化ガスを良好に気化させることができる。
これにより、船体が波や風により揺動している時でも、その揺動角度が所定の範囲内であれば、構成が簡素で操作性の良いオープンラック式の液化ガス気化装置によって液化ガスを気化させることができる。したがって、従来、洋上用として用いられていたカスケード式や温水（蒸気）加熱式の液化ガス気化装置を搭載した場合に比べ、船舶の価格を格段に引き下げることができる。

以上のように、本発明に係る液化ガス気化装置によれば、揺動および傾斜する場所にも設置可能なオープンラック式の液化ガス気化装置となるため、船舶や洋上浮体のような揺動および傾斜する場所にも搭載可能にして汎用性を高めるとともに、従来の洋上用の液化ガス気化装置に比べて価格を大幅に引き下げ、且つ液化ガス気化装置の操作性およびメンテナンス性を向上させることができる。

また、本発明に係る船舶によれば、構成が簡素で操作性およびメンテナンス性の良いオープンラック式の液化ガス気化装置を搭載しているため、従来の洋上用の液化ガス気化装置を搭載する場合に比べて船舶の価格を大幅に引き下げることができる。

本発明の一実施形態を示す液化ガス気化装置の縦断面図である。 図１に示すトラフの拡大図であり、（Ａ）は熱交換パネルの両外側のトラフ、（Ｂ）は熱交換パネルに挟まれるトラフをそれぞれ示す図である。 図１のIII-III線に沿う、トラフの長手方向に沿う縦断面図である。 液化ガス気化装置が横方向に傾斜した状態を示す縦断面図である。 液化ガス気化装置が縦方向に傾斜した状態を示すトラフの縦断面図である。 従来の技術を示す図であり、（Ａ）は非傾斜時、（Ｂ）は傾斜時における液化ガス気化装置の縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す液化ガス気化装置の縦断面図である。この液化ガス気化装置１は、例えば液化ガス運搬船に搭載されているものであり、運搬してきた液化ガスを海水（熱媒水）と熱交換させて気体ガス状にする装置である。この液化ガス気化装置１において、下部ヘッダー管３、上部ヘッダー管４、伝熱管５、熱交換パネル６については図６（Ａ），（Ｂ）に示す従来の液化ガス気化装置１０１と同じ構成である。なお、図１では熱交換パネル６が３基設けられた構成が例示されている。

３基の熱交換パネル６の両外側にはトラフ１０Ａが設けられ、熱交換パネル６の間に挟まれる位置にはトラフ１０Ｂが設けられている。トラフ１０Ａ，１０Ｂは、図２（Ａ），（Ｂ）および図３にも示すように、熱交換パネル６の長手方向に水平に延びる堰状（函状）に形成されており、それぞれが、底板１１と、熱交換パネル６の面方向に平行して互いに向かい合う側板１２および仕切り板１４と、トラフ１０Ａ，１０Ｂの長手方向両端部に設けられて対向する一対の端板１３とを備えている。
２つの熱交換パネル６の間に位置するトラフ１０Ｂにおいては、図２（Ｂ）に示すように、対向する一対の側板１２の中間位置に鉛直な仕切り板１４が設けられている。このため、トラフ１０Ｂの縦断面形状は、トラフ１０Ａを２つ背中合わせにしたような形状（両縦辺が鉛直な凸五角形）となっている。また、トラフ１０Ａにおいては、１枚の側板１２と１枚の仕切り板１４とが対向している。

トラフ１０Ａ，１０Ｂの上面は開放されており、ここがオーバーフロー開口部１８となっている。オーバーフロー開口部１８は、隣接する熱交換パネル６の方に向かって傾斜角度θで下方に傾斜しながら開口している。トラフ１０Ｂでは、両側の熱交換パネル６にそれぞれ海水Ｗを掛け流す２つのオーバーフロー開口部１８が隣接して配置され、その間が仕切り板１４によって分割されている。

図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、トラフ１０Ａ，１０Ｂのオーバーフロー開口部１８は、熱交換パネル６側に位置する熱交換パネル側縁部１８ａ（熱交換パネル側に面している側縁部）と、この熱交換パネル側縁部１８ａを挟んで熱交換パネル６の反対側に位置する反熱交換パネル側縁部１８ｂ（熱交換パネル側に面していない側縁部）とを有している。熱交換パネル側縁部１８ａは、海水Ｗがオーバーフロー開口部１８からオーバーフローして熱交換パネル６に掛かる際に乗り越える縁部である。

トラフ１０Ａでは、熱交換パネル側縁部１８ａが熱交換パネル６側に面する側板１２の上縁部となっており、反熱交換パネル側縁部１８ｂが反熱交換パネル６側の仕切り板１４の上縁部となっている。また、トラフ１０Ｂでは、熱交換パネル側縁部１８ａが両側の各側板１２の上縁部となる一方、仕切り板１４の上縁部が、２つのオーバーフロー開口部１８にとって共通の反熱交換パネル側縁部１８ｂとなっている。

そして、トラフ１０Ａ，１０Ｂにおいて、底板１１からオーバーフロー開口部１８の（側板１２の）熱交換パネル側縁部１８ａまでの距離をＬ１とし、底板１１からオーバーフロー開口部１８の（仕切り板１４）反熱交換パネル側縁部１８ｂまでの距離をＬ２とした場合に、Ｌ２がＬ１よりも長くなるように、各側板１２および仕切り板１４の高さが設定されている。

また、底板１１に略直交する一対の側板１２の、それぞれ仕切り板１４との距離をＣとし、液化ガス気化装置１（即ち船舶）全体の、Ｃ方向（横方向）への最大傾斜角度をθとした場合に、Ｌ２−Ｌ１≧Ｃ・ｔａｎθの式が成立するように、Ｌ１とＬ２の高さが設定されている。このため、液化ガス気化装置１が最大傾斜角度θまで傾斜したとしても、底板１１から熱交換パネル側縁部１８ａまでの長さＬ１が、底板１１から反熱交換パネル側縁部１８ｂまでの長さＬ２よりも短く保たれる。

一方、トラフ１０Ａ，１０Ｂにおける、対向する側板１２と仕切り板１４との間の空間、または対向する側板１２間の空間が、図３に示すように、複数のバッフル板２０によって仕切られ、トラフ１０Ａ，１０Ｂの内部を長手方向に沿って水平に連なる複数（ここでは１２）の給水区画２１が形成されている。なお、バッフル板２０の高さは、トラフ１０Ａ，１０Ｂの非傾斜時における海水Ｗの水面よりもやや低い高さであることが望ましく、これにより各給水区画２１における水位を均一化することができる。また、バッフル板２０の間隔は必ずしも等間隔でなくてもよい。

さらに、これら複数の給水区画２１に海水Ｗを均等に分配するための分配水路２３が設けられている。この分配水路２３は、トラフ１０Ａ，１０Ｂの長手方向に沿って複数の給水区画２１（バッフル板２０）を貫通するパイプ状に形成されており、各々の給水区画２１の内部に開口する複数の給水口２３ａを有している。分配水路２３の中間部付近には下方から給水路２４が接続されており、この給水路２４から供給された海水Ｗが分配水路２３の各給水口２３ａから各給水区画２１に分配される。

以上のように構成された液化ガス気化装置１は次のように作動する。
図１に示す液化ガス気化装置１の非傾斜時には、給水路２４から分配水路２３を経てトラフ１０Ａ，１０Ｂに供給された海水Ｗが、オーバーフロー開口部１８からオーバーフローして熱交換パネル６に掛け流される。このため、下部ヘッダー管３に供給された低温な液化ガスが伝熱管５の内部を上方に流れる際に海水Ｗと熱交換して気化し、常温の気体ガスとなって上部ヘッダー管４に流れ、その先の需要部に送給される。

また、図４に示すように、液化ガス気化装置１が横方向（熱交換パネル６の厚み方向）に傾斜しても、底板１１からオーバーフロー開口部１８までの距離（図２のＬ１）に対して、底板１１から反熱交換パネル側縁部１８ｂまでの距離（図２のＬ２）の方が長く設定されているため、Ｌ１の長さとＬ２の長さとが一致する傾斜角度、即ち最大傾斜角度θを超える傾斜角度に達するまでは、トラフ１０Ａ，１０Ｂから熱交換パネル６側に海水Ｗを散布することができ、液化ガスを良好に気化させることができる。

液化ガス気化装置１が船舶に搭載される場合、船舶のローリング角度が最大許容角度（例えば１５°）に達するまでは、図４中に示すように、水平方向の基準線、例えば吃水線ＷＬから熱交換パネル側縁部１８ａまでの鉛直方向の高さＨＡが、吃水線ＷＬから反熱交換パネル側縁部１８ｂまでの鉛直方向の高さＨＢよりも低く保たれるように、トラフ１０Ａ，１０Ｂの底板１１からオーバーフロー開口部１８の熱交換パネル側縁部１８ａまでの長さ（Ｌ１）と、底板１１から反熱交換パネル側縁部１８ｂまでの長さ（Ｌ２）とが設定されていればよい。

このため、液化ガス気化装置１を、本実施形態のように液化ガス運搬船に搭載したり、洋上浮体のように波や風によって揺動する場所に設置した場合であっても、液化ガス気化装置１の揺動角度が所定の範囲内であれば、液化ガス気化装置１を稼働させ続けることができる。したがって、構成が簡素で操作性の良いオープンラック式の液化ガス気化装置１を、船舶や洋上浮体のような揺動する場所にも設置することができる。

また、平面視における熱交換パネル側縁部１８ａと反熱交換パネル側縁部１８ｂの間隔をＣとし、液化ガス気化装置１全体の、Ｃ方向への最大傾斜角度をθとした場合に、Ｌ２−Ｌ１≧Ｃ・ｔａｎθの式が成立するようにＬ１とＬ２が設定されているため、仮に液化ガス気化装置１が最大傾斜角度θまで傾斜しても、トラフ１０Ａ，１０Ｂから熱交換パネル６に海水Ｗを供給することができる。

さらに、トラフ１０Ａ，１０Ｂの内部を複数のバッフル板２０によって仕切ることにより、その長手方向に沿って水平に連なる複数の給水区画２１を形成するとともに、これら複数の給水区画２１に海水Ｗを均等に分配する分配水路２３を設けたため、液化ガス気化装置１が縦方向に揺動して、図５に示すようにトラフ１０Ａ，１０Ｂの両端部の高さが異なっても、全ての給水区画２１の内部に海水Ｗが保持され、トラフ１０Ａ，１０Ｂ内の海水Ｗが全部トラフ１０Ａ，１０Ｂの一端側に集中してしまうことが防止される。このため、各給水区画２１から熱交換パネル６の全幅（全面）に亘って均一に海水Ｗを分配し、熱交換パネル６の内部で液化ガスを良好に気化させることができる。

分配水路２３は、トラフ１０Ａ，１０Ｂの長手方向に沿って複数の給水区画２１（バッフル板２０）を貫通し、各々の給水区画２１の内部に開口する給水口２３ａを有するパイプ状であるため、分配水路２３の構成を簡素に保ちながら、全ての給水区画２１に均等に海水Ｗを分配することができる。

ところで、対向する２つの熱交換パネル６の間に設置されるトラフ１０Ｂにおいては、対向する各々の熱交換パネル６にそれぞれ海水Ｗを掛け流す２つのオーバーフロー開口部１８が隣接して配置されるとともに、これら２つのオーバーフロー開口部１８の間を仕切る仕切り板１４が設けられ、この仕切り板１４の上縁部が、２つのオーバーフロー開口部１８にとって共通の反熱交換パネル側縁部１８ｂとなっている。このため、トラフ１０Ｂの構造を非常に簡素に保ちながら、オーバーフロー開口部１８を２つ設けて対向する２つの熱交換パネル６の両方に均等に海水Ｗを掛けることができる。

そして、このように構成された液化ガス気化装置１を液化ガス運搬船に搭載することにより、船体が波や風により揺動している時でも、その揺動角度が所定の範囲内であれば、構成が簡素で操作性の良いオープンラック式の液化ガス気化装置１によって液化ガスを気化させることができる。したがって、従来、洋上用として用いられていたカスケード式や温水（蒸気）加熱式の液化ガス気化装置を搭載した場合に比べて、船舶の価格を格段に引き下げることができる。

なお、本発明は上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。
例えば、上記実施形態では、液化ガス運搬船等の船舶に搭載する液化ガス気化装置として説明したが、ＦＳＲＵやＦＰＳＯ等の洋上浮体に搭載するものであってもよい。
さらに、熱交換パネル６やトラフ１０Ａ，１０Ｂの数は本実施形態のものと異なっていてもよく、また熱媒水は海水のみならず湖水や河川水等であってもよい。

１ 液化ガス気化装置
５ 伝熱管
６ 熱交換パネル
１０Ａ，１０Ｂ トラフ
１１ 底板
１４ 仕切り板
１８ オーバーフロー開口部
１８ａ 熱交換パネル側縁部（熱交換パネル側に面している側縁部）
１８ｂ 反熱交換パネル側縁部（熱交換パネル側に面していない側縁部）
２０ バッフル板
２１ 給水区画
２３ 分配水路
２３ａ 給水口
２４ 給水路
ＨＡ トラフの、熱交換パネル側に面している側縁部の鉛直方向の高さ
ＨＢ トラフの、熱交換パネル側に面していない側縁部の鉛直方向の高さ
Ｌ１ トラフ底板から熱交換パネル側縁部までの距離
Ｌ２ トラフ底板から反熱交換パネル側縁部までの距離
Ｃ 熱交換パネル側縁部と反熱交換パネル側縁部との水平間隔
Ｗ 海水（熱媒水）
ＷＬ 吃水線
θ 液化ガス気化装置全体の最大傾斜角度

Claims (5)

1. 内部で液化ガスを熱交換させて気化させる熱交換パネルと、
   前記熱交換パネルに隣接するトラフと、を備え、
   前記トラフのオーバーフロー開口部より熱媒水をオーバーフローさせ、該熱媒水を前記熱交換パネルの表面にかけ流して前記液化ガスを熱交換させる液化ガス気化装置において、
   前記トラフの、底板から前記熱交換パネル側に面している側縁部までの鉛直方向の高さよりも、前記底板から前記熱交換パネル側に面していない側縁部までの鉛直方向の高さを高く設定し、
   前記トラフの内部が、該トラフの長手方向に沿って水平に連なる複数の給水区画に仕切られるとともに、
   前記複数の給水区画に前記熱媒水を均等に分配する分配水路が設けられたことを特徴とする液化ガス気化装置。
2. 前記熱交換パネル側に面している側縁部と、前記熱交換パネル側に面していない側縁部との水平間隔をＣとし、
   前記液化ガス気化装置全体の、前記Ｃ方向への最大傾斜角度をθとし、
   前記底板から前記熱交換パネル側に面している側縁部までの距離をＬ１とし、
   前記底板から前記熱交換パネル側に面していない側縁部までの距離をＬ２とした場合に、
   Ｌ２−Ｌ１≧Ｃ・ｔａｎθ
   の式が成立するように前記Ｌ１と前記Ｌ２が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液化ガス気化装置。
3. 前記分配水路は、前記トラフの長手方向に沿って前記複数の給水区画を貫通し、各々の給水区画の内部に開口する給水口を有するパイプ状であることを特徴とする請求項１または２に記載の液化ガス気化装置。
4. 対向する２つの前記熱交換パネルの間に設置される前記トラフには、対向する各々の熱交換パネルにそれぞれ前記熱媒水を掛け流す２つの前記オーバーフロー開口部が隣接して配置されるとともに、これら２つのオーバーフロー開口部の間を仕切る仕切り板が設けられ、この仕切り板の上縁部が、前記２つのオーバーフロー開口部にとって共通の、前記熱交換パネル側に面していない側縁部であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液化ガス気化装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の液化ガス気化装置を搭載したことを特徴とする船舶。

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