蓄冷装置

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【発明の名称】	蓄冷装置
【発明者】	【氏名】国府田康雄【氏名】内田優幸【氏名】戸村重男【氏名】中島雅祐【氏名】落合淳一【氏名】高木信以智【氏名】石山弘之【氏名】棚川司【氏名】荒井伸悟
【要約】	【課題】従来不都合であった蓄冷液の温度分布を積極的に利用して優れた蓄冷効果と冷熱回収を行うことができる新規な蓄冷装置の提供。【解決手段】アルコールを主成分とする蓄冷液Ｌが収容された密閉タンク１内の底部に、低温液体を気化するコンデンサ２を浸漬状態に収容すると共に、そのコンデンサ２上方にガスを液化するエバポレータ３を設け、かつ、上記エバポレータ３の近傍に、液面付近の高温の蓄冷液Ｌをエバポレータ３表面に吹き付けて凍結物を除去するスプレー手段４を備える。これによって一つの密閉タンク１内で冷熱回収と、その再利用を効果的に行うことができる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】アルコールを主成分とする蓄冷液が収容された密閉タンク内の底部に、ガスを冷却するコンデンサを浸漬状態に収容すると共に、そのコンデンサ上方に低温液体を加熱するエバポレータを設け、かつ、上記エバポレータの近傍に、液面付近の高温の蓄冷液をエバポレータ表面に吹き付けて凍結物を除去するスプレー手段を備えたことを特徴とする蓄冷装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＮＧ（液化天然ガス）等の低温液体を気化する際に発生する冷熱を溜めて効果的に利用するための蓄冷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＬＮＧ（液化天然ガス，約－１６０℃）等の低温液体を気化する際に発生する冷熱を有効利用するために種々の蓄冷装置が提案されている。
【０００３】例えば、図３に示すような蓄冷装置は、蓄冷液Ｌが収容された蓄冷タンクａ内に伝熱管ｂを収容したものであり、この伝熱管ｂ内にＬＮＧ（液化天然ガス）等の低温液体を流して蓄冷液Ｌを冷却することで蓄冷を行っている。そして、この蓄冷装置に溜められた冷熱を利用する場合には、例えば、余剰の天然ガス（ＮＧ）等をこの伝熱管ｂ側に流して予冷することで再液化のコストを低減することができる。また、図４に示すような蓄冷装置は、この蓄冷タンクａに熱交換器ｄを付設し、この熱交換器ｄを介して得られた蓄冷タンクａ内の冷熱を冷房空調などに再利用するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような従来の蓄冷装置は、その殆どが蓄冷液Ｌとして水を用いているため、ＬＮＧ（液化天然ガス）等の低温液体を流すと、伝熱管ｂの周囲に簡単に氷結層ｃが形成されてしまい、これが断熱層の働きをして効果的な蓄冷を行うことができない。
【０００５】そのため、より高い蓄冷効果を得るために、この蓄冷液Ｌとして凝固点の低い液体、例えば、アルコール（凝固点－１３０℃以下）等を主成分とする液体を用いることが検討されている。
【０００６】しかしながら、アルコール等を蓄冷液Ｌとして用いた場合、冷熱回収時に伝熱管ｂから剥離した凍結層ｃがそのままタンクａ内底部に沈殿して蓄冷液Ｌの上層部と低層部で大きな温度分布が形成されてしまい、効果的な蓄冷及び冷熱回収が困難であった。すなわち、アルコール等の場合、冷却されることによって液体は勿論、凍結層ｃも比重が増大することから、伝熱管ｂから剥離した後に、これが沈降してそのままタンクａ内底部に溜まってしまう。この結果、液面付近の上層部には温度の高いアルコール液が集まり、低層部には温度の低い凍結層が集まって液面付近と底面付近とで大きな温度差が形成されてしまうといった不都合がある。
【０００７】そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、従来不都合であった蓄冷液の温度分布を積極的に利用して優れた蓄冷効果と冷熱回収を行うことができる新規な蓄冷装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本発明は、アルコールを主成分とする蓄冷液が収容された密閉タンク内の底部に、ガスを冷却するコンデンサを浸漬状態に収容すると共に、そのコンデンサ上方に低温液体を加熱するエバポレータを設け、かつ、上記エバポレータの近傍に、液面付近の高温の蓄冷液をエバポレータ表面に吹き付けて凍結物を除去するスプレー手段を備えたものであり、従来不都合であった蓄冷液の温度分布を積極的に利用して一つの密閉タンクで冷熱回収とその再利用が達成できるようにしたものである。
【０００９】すなわち、先ず、スプレー手段によって液面付近の高温の蓄冷液をエバポレータに吹き付けることで、エバポレータ内を流れる低温液体の冷熱を蓄冷液側に効果的に回収することができる。この時、冷却された蓄冷液及びその凍結物は比重が重くなって密閉タンク内の底部に溜まり、その位置に設けられているコンデンサの周囲に集められる。
【００１０】そして、その後このコンデンサ側にガスを流すと、その周囲に集まった低温の蓄冷液によってこれが効果的に冷却されるため、密閉タンク内の底部に溜まった冷熱を回収して再利用することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照ながら説明する。
【００１２】図１は、本発明に係る蓄冷装置の実施の一形態を示す構成図である。図示するように、この蓄冷装置は、蓄冷液Ｌが溜められた蓄冷タンク１と、このタンク内底部に設けられたコンデンサ２と、このコンデンサ２上に設けられたエバポレータ３と、このエバポレータ３に蓄冷液を吹き付けるスプレー手段４とから主に構成されている。
【００１３】この蓄冷液Ｌは、凝固点が－１３０℃以下のアルコールを主成分とする液体であり、その液面がコンデンサ２とエバポレータ３の間に位置する量だけ蓄冷タンク１内に密閉貯留されている。
【００１４】この蓄冷タンク１は、地下或いは地上に形成された縦型円筒状の密閉タンク５の周囲に、充分な厚さを有する断熱層６を形成したものであり、密閉タンク５内外を断熱して外部入熱及び放冷を効果的に防止できるようになっている。
【００１５】コンデンサ２は、上流側が天然ガスライン７に接続されると共に下流側がＬＮＧライン８に接続されており、天然ガスライン７から流れてきた天然ガス（ＮＧ）を冷却してＬＮＧライン８側へ流すようになっている。
【００１６】一方、エバポレータ３は、その上流側がＬＮＧライン８から分岐するように接続されると共に下流側が天然ガスライン７に合流するように接続されており、コンデンサ２とは反対に、ＬＮＧライン８から流れてきたＬＮＧ天然ガスを気化して天然ガスライン７側へ流すようになっている。
【００１７】また、このエバポレータ３及びコンデンサ２はそれぞれ天地方向に位置するヘッダ１１，１１間に伝熱管１２を複数架け渡してなるものであり、天然ガスあるいはＬＮＧをこの伝熱管１２内を上下方向に流すことで、熱交換を行うようになっている。尚、このコンデンサ２及びエバポレータ３の上下流側の合流部にはそれぞれ天然ガス及びＬＮＧを流れを規制する弁９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂが設けられている。
【００１８】スプレー手段４は、吸込みパイプ１３に設けられた複数のスプレーノズル１４をエバポレータ３上に設置したものであり、ポンプ１５によって液面付近の高温の蓄冷液Ｌをエバポレータ３の表面に強制的に吹き付けるようになっている。尚、図中１６は、蓄冷タンク１圧力上昇を防止するための安全弁である。
【００１９】以上において、本発明装置の作用を説明する。
【００２０】先ず、ＬＮＧを気化して天然ガスを得る場合には、弁１０ａ，１０ｂを閉じると共に、スプレー手段４を駆動して液面付近の比較的高温の蓄冷液Ｌをエバポレータ３にスプレーしながら、弁９ａ，９ｂを開いてこのエバポレータ３側にＬＮＧを流す。図示するように、このエバポレータ３は液面上に位置して室温に近い状態になっているため、エバポレータ３に流れたＬＮＧは、ここで放冷（吸熱）して蒸発し、ガス化した後、天然ガスライン７に排出されることになる。尚、このエバポレータ３による気化に際して、天然ガスライン７側に減圧ポンプや減圧弁（図示せず）等を備えたり、ＬＮＧライン８に加圧ポンプなどを備えてエバポレータ３内圧を制御するようにすれば、その気化をより促進することができる。
【００２１】この時、エバポレータ３にスプレーされた蓄冷液Ｌは、ＬＮＧから放出された冷熱によって冷却されて比重が大きくなり、そのまま蓄冷液Ｌに落下した後、蓄冷タンク１に溜まる。また、エバポレータ３にスプレーされた蓄冷液Ｌの一部は、そのまま凍結（凝固）してエバポレータ３表面に付着しようとするが、この凍結物は、シャーベット状の軟らかい状態であるため、氷のようにその表面に固着することなく、付着しても順次スプレーされてくる蓄冷液Ｌによって簡単に洗い落とされ、そのまま蓄冷液Ｌを沈降して蓄冷タンク１の底部に溜められることになる。従って、蓄冷タンク１の蓄冷液Ｌは、常に低層部の温度が低く、上層部（液面付近）の温度が高い状態となった温度分布が発生する。
【００２２】そして、このような作用を繰り返すことにより、ＬＮＧから放出された冷熱が蓄冷液Ｌを媒介として蓄冷タンク１内に効果的に蓄えられることになる。
【００２３】次に、例えば、需要が減って余剰となった天然ガスを再液化する場合には、弁９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂを操作してエバポレータ３側を閉じると共に、コンデンサ２側を開いて天然ガスライン７からコンデンサ２内に天然ガスを流す。このコンデンサ２の周囲には冷却された蓄冷液Ｌ及び凍結した蓄冷材が溜まっているため、コンデンサ２内に流れ込んだ天然ガスはこれによって効果的に冷却（放熱）されるため、その後の再液化が容易に行われることになる。尚、このコンデンサ２による天然ガスの冷却に際して、その上流側に圧縮ポンプ（図示せず）を設け、コンデンサ２内圧を高くしておけば、このコンデンサ２内で再液化を行うことも可能となる。そして、この天然ガスの冷却に際して暖められた蓄冷液Ｌは比重が軽くなって液面付近に上昇して溜まり、次回のＬＮＧのガス化の際に利用されることになる。
【００２４】このように本発明は、蓄冷液Ｌが溜められた密閉タンク１内に、コンデンサ２とエバポレータ３とを上下に収容すると共に、このエバポレータ３に高温の蓄冷液をスプレーするスプレー手段４を設けたことから、一つの密閉タンク１で冷熱の回収及び再利用を効果的に行うことができる。
【００２５】次に、図２は本発明の他の実施の一形態を示したものであり、本実施の形態に示すような構成をしても上記と略同様な作用効果を得ることができる。
【００２６】すなわち、本実施の形態は、コンデンサ２のみならずエバポレータ３も完全に水没するように蓄冷液Ｌの量を増やすと共に、上述したスプレー手段４に代えて液面付近の比較的高温の蓄冷液Ｌを強制的にエバポレータ３側に吹き付けて凍結物の付着を防止するジェット噴射手段１７を設けたものである。
【００２７】従って、本実施の形態では、密閉タンク１の容量を変えることなく蓄冷液Ｌの量が増大するため、冷熱の回収量、再利用量のいずれも増大することが可能となり、さらに熱効率に優れた蓄冷装置を得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、一つの密閉タンク内で低温液体の冷熱回収と回収された冷熱の再利用を効果的に行うことができるため、設置費は勿論、ＬＮＧ等の低温液体のガス化及び再液化に要する運転コストの低減を達成できる等といった優れた効果を発揮することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００００９９【氏名又は名称】石川島播磨重工業株式会社【識別番号】０００２２０２６２【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）１２月５日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】絹谷信雄
【公開番号】	特開平１１－１７３７７９
【公開日】	平成１１年（１９９９）７月２日
【出願番号】	特願平９－３３５６０６