JP2001116198A

JP2001116198A - 空気冷却装置

Info

Publication number: JP2001116198A
Application number: JP35998599A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Hisakado; 喜徳久角; Koichiro Ikeda; 耕一郎池田
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1999-08-09
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】液化天然ガスを気化させる際に発生する冷熱
を利用して、空気を効率的に冷却する。【解決手段】外気１ａは、ドレン分離器２で水分が低
減された除湿空気１ｂとして、空気ブロワ３によって吸
引され、昇圧されて、空気冷却器４で冷却され、低温空
気１ｃとして、種々の用途に使用される。低温空気１ｃ
の一部は、流量調整弁５を介してドレン分離器２に戻さ
れ、外気１ｃと混合され、水分をドレンとして壁面２ａ
上に凝縮させる。空気冷却器４には、ＬＮＧ気化器６で
ＬＮＧ７ａと熱交換して冷却された混合アルコール８が
液体の中間冷媒として供給される。混合アルコール８
は、温度の違いによる比重差で自然に循環させることも
でき、ＬＮＧ気化器６の胴体６ｂ内で凝固することによ
る蓄冷効果も利用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液化天然ガス（以
下、「ＬＮＧ」と略称することがある）の有する冷熱を
利用しやすくするための空気冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、天然ガスは、都市ガスの原料
や、火力発電用の燃料などに用いるため、ＬＮＧとして
多量に輸入されている。１９９７年度のわが国のＬＮＧ
受入量は、約４，８００万トンに達し、そのうち約３，
１００万トンが発電用燃料として用いられている。ま
た、１９９８年度でも約４，８００万トンを輸入し、約
３，３００万トンが発電用燃料として用いられている。

【０００３】天然ガスは輸送の便宜のためにＬＮＧ化さ
れ、生産地側のＬＮＧ液化基地においては、１トンの天
然ガスを液化するのに約３８０ｋＷｈの動力を必要とす
る。このような動力は、ＬＮＧの冷熱の形に変化し、Ｌ
ＮＧは、大気圧の状態で１トン当たり約２５０ｋＷｈの
冷熱エクセルギを有している。ＬＮＧをポンプで例えば
４ＭＰａに昇圧すると、常温に気化するまでに約半分の
冷熱エクセルギを利用することができる。残りの冷熱エ
クセルギは、ガスの送出圧力や天然ガス直接膨張タービ
ンにより、圧力エクセルギとして回収することができ
る。石油危機後の１９７９年には、省エネルギの観点か
ら、主に電力会社や都市ガス会社において、盛んに各種
のＬＮＧ冷熱発電の技術が開発され、実プラントが稼働
し始めている。

【０００４】ＬＮＧ冷熱発電設備は、現在１４基が１２
の電力会社および都市ガス会社のＬＮＧ受入基地で稼動
している。これらの設備では、海水を熱源として、年間
約８５０万トンのＬＮＧが利用され、その発電出力合計
は、約７万３千ｋＷである。

【０００５】都市ガス会社では、ＬＮＧの気化送出圧力
が高いため、単一冷媒や混合冷媒のランキンサイクルが
採用されている。本件出願人は、たとえば特開平９−１
５１７０７（特願平７−３１２６５４）などで、ガスタ
ービンおよび蒸気タービンを組合わせるコンバインドサ
イクルと、混合冷媒と天然ガス循環のランキンサイクル
とを採用した液化天然ガス気化発電装置を提案してい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらＬＮＧ冷
熱発電は、１９９０年代に入るとエネルギ価格の安定と
建設コストの上昇などの経済的理由から建設されなくな
っている。特に、高効率のコンバインドサイクル（以
下、Advanced Combined Cycle から「ＡＣＣ」と略称す
る）の採用により、ＬＮＧの気化圧力が上がり、ＬＮＧ
冷熱発電で回収することができる出力が低下したこと
も、ＬＮＧ冷熱発電が期待されなくなった大きな要因で
ある。

【０００７】ちなみに、燃料として利用するＬＮＧ１ト
ン当たりの発電出力は、蒸気タービンシステムで６，０
００ｋＷｈである。最近のＡＣＣでは、ガスタービンの
翼冷却技術やタービン翼コーティング技術の向上に伴っ
て、タービン入口燃焼温度（以下、「ＴＩＴ」と略称す
ることがある）が１５００℃まで上がり、その発電出力
は、約７，９００ｋＷｈとなり、また、高発熱量基準の
発電効率は、５２％に達している。この発電出力のう
ち、ＬＮＧの気化圧力による寄与分は、約９０ｋＷｈで
あり、これまでのＬＮＧ冷熱発電による正味回収出力の
約２０ｋＷｈ〜６０ｋＷｈに比べ、むしろＬＮＧの冷熱
エクセルギの利用効率が上がっているとも言うことがで
きる。こうした状況から、現状では、大量のＬＮＧ冷熱
を利用しようとする冷熱発電設備が建設されなくなり、
ＬＮＧの冷熱エクセルギの大部分が、ＬＮＧ気化用の熱
源として用いる海水に捨てられている。

【０００８】冷熱の用途は、冷蔵倉庫あるいは冷凍食品
製造、空気分離設備、空気調和など、極めて多い。しか
も、量産された工業製品、たとえば家電品などの再使用
や廃棄のために、低温粉砕が行われ、冷熱需要は増大し
ている。このような冷熱の需要に対しては、主として電
力で運転される冷凍装置が使用されている。冷凍装置
は、フロンなどの冷媒を用いる圧縮式が多く用いられ、
吸収式も使用される。ただし、フロンなどの冷媒は地球
環境面で使用が規制される方向にあり、吸収式では低温
を得ることが困難である。また、電力で冷凍装置を運転
して冷熱を発生させると、電力から冷熱に変換する際に
損失が生じ、効率的に発電することができても、総合的
なエクセルギ効率は低下してしまう。

【０００９】このような冷熱の用途に、ＬＮＧ冷熱を電
力に変換したりしないで、直接に利用することができれ
ば、総合的なエクセルギ効率が高い状態でＬＮＧ冷熱を
有効に利用することができると期待される。特に、３，
０００万トン以上の未利用のＬＮＧ冷熱を高いエネルギ
利用効率で活用する技術を開発することは、非常に重要
である。しかしながら、冷熱の需要の対象となる温度に
対して、ＬＮＧは極低温であるので、ＬＮＧのままでは
扱いにくい。そこで、取り扱いの容易な冷媒として、た
とえば空気を用いることが考えられる。

【００１０】また現在、空気液化分離設備において、Ｌ
ＮＧの冷熱は循環窒素圧縮機の動力削減に利用されてい
る。空気を−１００℃以下にＬＮＧを用いて連続的に冷
却する技術を確立することができれば、原料空気圧縮機
の吸込み温度を下げることができ、大幅な動力削減が可
能になる。さらに、ＬＮＧの冷熱を利用する冷蔵倉庫で
は、冷媒にフロンを用い、加圧して液体状態でＬＮＧ気
化器と空気冷却器との間を循環させている。しかし最近
のフロン規制の事情から、別の冷媒を用いる冷却方式の
確立が要望されている。

【００１１】こうした背景にあって、新しいＬＮＧ冷熱
発電システムや空気液化分離設備、さらには冷蔵倉庫や
低温粉砕に用いることができる低温空気をＬＮＧの冷熱
を利用して得ることは、地球環境保全ならびに省エネル
ギの面からも極めて重要である。しかし、着氷あるいは
着霜による伝熱阻害や空気冷却用熱交換器の圧力損失や
価格などの問題があり、未だＬＮＧ冷熱を用いて空気を
直接冷却する技術は実用化されていない。

【００１２】本発明の目的は、液化天然ガスを気化させ
る際に発生する冷熱を利用して、空気を効率的に冷却す
ることができる空気冷却装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、液化天然ガス
の冷熱を利用して空気を冷却する空気冷却装置であっ
て、外気を吸引し、昇圧して送出する空気ブロワと、シ
ェル・アンド・チューブ型熱交換器としての構造を有
し、空気ブロワから送出される外気を着霜が成長しない
ような高速度で管内に流し、胴内に液体冷媒を流して熱
交換させ、空気を冷却し、液体冷媒を昇温させる空気冷
却器と、液化天然ガスと空気冷却器の胴内に流す液体冷
媒とを熱交換し、液化天然ガスを昇温および気化させ、
液体冷媒を冷却する液化天然ガス気化器と、外気を空気
冷却器に導く経路に設けられ、外気中の水分を表面に凝
結させて滴下させながら分離する壁面を備え、外気を冷
却しながら水分をドレンとして分離するドレン分離手段
とを含み、液体冷媒は、空気冷却器と液化天然ガス気化
器とを含む循環経路内で循環して使用されることを特徴
とする空気冷却装置である。

【００１４】本発明に従えば、液化天然ガス気化器で液
化天然ガスの冷熱によって液体冷媒を冷却する。空気冷
却器は、シェル・アンド・チューブ型熱交換器としての
構造を有し、空気ブロワによって昇圧された外気が管内
を流れ、胴内の液体冷媒によって、冷却される。空気冷
却器の管内を流れる空気は、ドレン分離器で水分をドレ
ンとして壁面の表面に凝結させて滴下させながら分離し
て、除湿されているので、低温の管内でも壁面への着霜
は少ない。さらに、空気ブロワで昇圧されて、着霜が成
長しない高速度で流されるので、低温空気を容易に得る
ことができる。低温空気は、冷熱を利用した後でそのま
ま大気に戻すことができ、高圧や低圧に対する考慮も不
要であるので、容易に取り扱うことができる。液化天然
ガス気化器では、液化天然ガスと空気との中間媒体とし
て液体冷媒を用いるので、液化天然ガスを管内に一定流
速以上で流すことができるため、液化天然ガスの分留現
象を防ぐことができる。

【００１５】また本発明で、前記液化天然ガス気化器
は、前記液体冷媒を部分的に凝固させて冷熱を一時的に
蓄える蓄冷機能を備え、前記ドレン分離手段は、前記水
分をドレンとして分離するための冷却を空気冷却器で冷
却された空気の一部を混合することによって行い、水分
を減少させた除湿空気を生成するドレン分離器を含み、
前記空気ブロワは、ドレン分離器によって生成される除
湿空気を前記外気として吸引し、前記循環経路では、前
記空気冷却器で昇温した液体冷媒を液化天然ガス気化器
に導いて冷却し、冷却された液体冷媒を空気冷却器に導
くように循環させることを特徴とする。

【００１６】本発明に従えば、空気ブロワに吸引される
空気は、ドレン分離器で外気と空気冷却器で冷却された
空気の一部を混合し、外気中の水分をドレンとして壁面
の表面に凝結させて滴下させながら分離して、除湿され
る。空気冷却器の管内を流れる空気は、除湿されている
ので、低温の管内でも壁面への着霜は少ない。さらに、
空気ブロワで昇圧されて、着霜が成長しない高速度で流
されるので、低温空気を容易に得ることができる。ま
た、液化天然ガス気化器では、液体冷媒の一部を凝固さ
せて蓄冷することも可能であるので、天然ガスの需要と
冷熱の需要とが変動しても、変動分を潜熱として吸収す
ることができる。液化天然ガス気化器と空気冷却器との
間に液体冷媒を循環させるので、圧縮性の気体冷媒を用
いる場合のように、高圧や低圧の配管路を設ける必要は
なく、空気冷却器を常圧の容器として設計することがで
き、容易かつ安価に製造することができる。

【００１７】また本発明で、前記空気ブロワは、外気を
直接吸引し、前記ドレン分離手段は、空気ブロアから送
出される外気を、前記空気冷却器での熱交換で空気を冷
却して昇温された液体冷媒との間で、熱交換して冷却
し、液体冷媒をさらに昇温させる空気予冷器と、空気予
冷器によって冷却された外気中の水分を、表面に凝結さ
せて滴下させながら分離する壁面を備えるドレン分離器
とを含み、空気冷却器では、ドレン分離器によって水分
が分離された外気を前記管内に流し、前記循環経路で
は、液化天然ガス気化器に、空気予冷器によって昇温さ
れた液体冷媒を導き、液化天然ガス気化器で冷却された
液体冷媒を空気冷却器に導くように循環させることを特
徴とする。

【００１８】本発明に従えば、空気ブロワによって昇圧
される外気は、温度も上昇する。これによって、空気予
冷器では、液化天然ガス気化器に導いて液化天然ガスを
昇温させ気化させるための液体冷媒を、外気温以上に昇
温させ、液化天然ガス気化器で気化される天然ガスを０
℃以上に加温することが可能となる。空気予冷器で冷却
された外気は、ドレン分離器で水分をドレンとして壁面
の表面に凝結させて滴下させながら分離して、除湿され
る。空気冷却器の管内を流れる空気は、除湿されている
ので、低温の管内でも壁面への着霜を少なくすることが
できる。

【００１９】また本発明は、前記ドレン分離器と前記空
気冷却器との間に、ドレン分離器によって水分が分離さ
れた外気と、空気冷却器によって昇温された液体冷媒と
で熱交換し、外気を０℃より低い温度まで冷却し、水分
を着氷させて除去してから空気冷却器に導く氷着除去器
が設けられ、前記循環経路では、液体冷媒を、空気冷却
器から氷着除去器と前記空気予冷器とを経て、前記液化
天然ガス気化器に循環させることを特徴とする。

【００２０】本発明に従えば、ドレン分離器で除湿され
た外気を、氷着除去器で０℃より低い温度まで冷却する
ことによって着氷させ、さらに水分を除去してから空気
冷却器に導く。空気冷却器で管内を流れる空気は、氷着
除去器で０℃より低い温度まで冷却されているので、液
体冷媒との熱交換でさらに冷却されて、残留するわずか
な水分が霜として管の内周に付着しても、霜は伝熱面で
脱落し、空気の流れで容易に除去することができる。

【００２１】また本発明で、前記氷着除去器は、複数基
設けられ、少なくとも１基に対しての着氷の溶融運転
と、残余の少なくとも１基による空気の水分除去運転と
を、並行して実行可能であることを特徴とする。

【００２２】本発明に従えば、複数の氷着除去器のうち
の少なくとも１基で空気の水分除去運転を行いながら、
他の少なくとも１基では着氷の溶融運転を並行して実行
することができる。積極的に水分を着氷させて除去する
水分除去運転を行う氷着除去器を切換えながら、充分に
除湿した空気を空気冷却器に供給することができる。

【００２３】また本発明で、前記循環経路は、前記液化
天然ガス気化器で冷却されたされた液体冷媒で冷熱を一
時的に蓄える蓄冷槽を含むことを特徴とする。

【００２４】本発明に従えば、蓄冷槽で冷熱を一時的に
蓄えるので、冷熱利用者側の負荷に応じ、低温空気によ
る冷熱の供給を調整することができる。

【００２５】また本発明の前記空気冷却器は、縦型の多
管式熱交換器であり、管内を上方から下方に空気が流れ
て、胴内の底部から上部に前記液体冷媒が流れ、前記液
化天然ガス気化器は、縦型の胴内にコイル状の伝熱管が
収納され、伝熱管の下端に液化天然ガスが導入されて、
伝熱管の上端から気化した天然ガスが取り出され、胴内
の上部に空気冷却器からの液体冷媒が導入され、胴内の
底部から液体冷媒が取り出されて空気冷却器に供給され
ることを特徴とする。

【００２６】本発明に従えば、空気冷却器では縦型の多
管式熱交換器の管内を、上方から下方に空気が流れるの
で、胴内の液体冷媒は下方よりも上方の方が高温にな
り、比重が小さくなって軽くなる。液化天然ガス気化器
の縦型の胴内にコイル状の伝熱管が収納され、伝熱管の
下端に液化天然ガスが導入されて上端から気化した天然
ガスが取り出されるので、胴内の液体冷媒は底部が低温
で上部が高温となり、上部よりも底部の方が重くなる。
液体冷媒を、液化天然ガス気化器の胴内の底部から空気
冷却器の胴内の底部に供給し、空気冷却器の胴内の上部
から天然ガス気化器の胴内の上部に供給するので、温度
による比重の違いに従って、自然循環させることができ
る。

【００２７】また本発明は、前記循環経路に、液体冷媒
を昇圧して循環させるためのポンプを備えることを特徴
とする。

【００２８】本発明に従えば、天然ガス気化器と空気冷
却器とを含む循環経路にポンプを備え、循環する液体冷
媒をポンプで昇圧して輸送し、液体冷媒の循環量を増や
したり、輸送距離を大きくしたりすることができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態と
して、ＬＮＧ冷熱を直接利用して低温空気を得るための
空気冷却装置１の概略的な構成を示す。外気１ａは、ド
レン分離器２で水分を減少させた除湿空気１ｂとして、
空気ブロワ３によって吸引され、昇圧されて空気冷却器
４に送り込まれる。空気冷却器４で冷却された空気は、
低温空気１ｃとして、種々の用途に使用される。低温空
気１ｃの一部は、流量調整弁５を介してドレン分離器２
に戻され、外気１ａと混合される。空気冷却器４には、
ＬＮＧ気化器６でＬＮＧ７ａと熱交換して冷却された混
合アルコール８が液体冷媒として供給される。

【００３０】外気１ａ中にはかなりの水分が湿分として
含まれ、そのまま空気冷却器４で低温に冷却すると、多
量の霜が発生し、空気を流す伝熱管４ａなどを閉塞させ
てしまうおそれがある。また、伝熱管４ａに霜が厚く付
着するだけでも、空気冷却器４での伝熱効率を低下させ
るおそれがある。そこで、ドレン分離器２を設け、外気
１ａを冷却された低温空気１ｃの一部と混合し、０℃近
くまで冷却させる。外気１ａ中の水分は、ドレン分離器
２内で縦方向に設けられる多数の壁面２ａ上に凝結す
る。凝結した水分は、ドレンとなって、壁面２ａの表面
に沿って滴下する。ドレン分離器２では、約７０％の水
分を除くことができる。

【００３１】空気ブロワ３では、ドレン分離器２で水分
を除去した除湿空気１ｂを、たとえば１，５００ｍｍの
水柱の高さに相当する圧力としての１１６ｋＰａ（１，
５００ｍｍＨ₂Ｏまたは０．１５ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ）まで
昇圧させる。空気冷却器４は、縦型の多管式熱交換器で
あり、多数の伝熱管４ａが胴体４ｂ内に配置されてい
る。空気ブロワ３で昇圧された除湿空気１ｂは、伝熱管
４ａの上方から下方に流れ、冷却されて−１００℃以下
の低温空気１ｃとして利用可能となる。低温空気１ｃの
一部、たとえば３５％は、流量調整弁５からドレン分離
器２に戻され、外気１ａと混合され、除湿するために使
用される。伝熱管４ａ内を流れる除湿空気１ｂは、水分
が少なくなっているので、−１００℃以下に冷却されて
も霜が発生しにくい。発生する霜は、微少な氷の粒子で
あり、高速度の気流で吹き飛ばすことによって、伝熱管
４ａの内面に付着しての成長を防ぐことができ、厚く着
霜して伝熱が阻害されるような事態を回避することがで
きる。

【００３２】空気冷却器４は、シェル・アンド・チュー
ブ型熱交換器として一般的な横型を用いる場合であって
も、伝熱管が直管に近く、空気を高速度で流すことがで
きれば、内部への霜の成長を避けて、効率的に低温空気
を得ることができる。本実施形態のように、縦型の多管
式熱交換器として構成すると、胴体４ｂ内の液体冷媒で
ある混合アルコール８を、温度による比重差を利用して
循環させることも可能となる。液体冷媒としての混合ア
ルコール８は、メタノール４５ｗｔ％とエタノール５５
ｗｔ％とを混合して生成される。この混合アルコール８
は、約−１３０℃まで冷却しても凝固しないので、ＬＮ
Ｇ７ａとＬＮＧ気化器６で熱交換して、効率的に冷熱を
受け取り、空気冷却器４で除湿空気１ｂを冷却すること
ができる。

【００３３】ＬＮＧ気化器６は、コイル状の伝熱管６ａ
が縦型の胴体６ｂ内に収納されて構成される。伝熱管６
ａの下方からＬＮＧ７ａを導入し、伝熱管６ｂの上方か
ら天然ガス（以下、「ＮＧ」と略称することもある。）
７ｂを取り出す。ＬＮＧ７ａは、伝熱管６ａ内で胴体６
ｂ内の混合アルコール８と熱交換して、−３０℃のＮＧ
７ｂまで昇温して気化する際に、温度差に対応する顕熱
と液体から気体への状態変化に対応する潜熱とを、冷熱
として混合アルコール８に与える。伝熱管６ａは、下方
に低温のＬＮＧ７ａが導入されるので、胴体６ｂ内の混
合アルコール８も下方が上方より低温になる。混合アル
コール８の比重は、低温になるほど大きくなるので、胴
体６ｂ内の底部には最低温の混合アルコール８が集ま
る。胴体６ｂの底部の混合アルコール８を空気冷却器４
の胴体４ｂの底部に供給すると、胴体４ｂ内に貯留さ
れ、伝熱管４ａ内の除湿空気１ｂと熱交換して暖められ
て比重が小さくなっている混合アルコール８を押し上げ
る。胴体４ｂ内で押し上げられる混合アルコール８は、
胴体４ｂの上部からＬＮＧ気化器６の胴体６ｂの上部に
移行する。

【００３４】混合アルコール８の循環を促進するため、
冷媒循環ポンプ９が設けられる。冷媒循環ポンプ９を動
作させれば、空気冷却器４とＬＮＧ気化器６との間の距
離が大きくても、充分な量の液体冷媒である混合アルコ
ール８を強制的に循環させることができる。空気冷却器
４とＬＮＧ気化器６とを隣接して配置するような場合
は、比重差に基づく混合アルコール８の自然な循環を、
逆止弁１０で流通方向を規制しながら行わせることもで
きる。

【００３５】本実施形態では、ＬＮＧ気化器６と空気冷
却器４との中間の冷媒として、混合アルコール８を使用
している。ＬＮＧ７ａで空気を直接冷却しようとする
と、胴内にＬＮＧが流れるため、ＬＮＧ流量が下がると
高沸点成分であるメタンが蒸発し、重質分が蓄積される
ＬＮＧの分留現象が生じてしまう。分留現象が生じると
ＬＮＧの流量変化に応じ気化した天然ガスの発熱量が大
きく変わり、都市ガス事業では重要な安定した熱量調整
ができなくなる。中間の媒体を介在させることによっ
て、冷熱負荷の変動をある程度中間媒体の有する冷熱の
変化で吸収することができるとともに、ＬＮＧの分留現
象を抑制することができる。中間の媒体として液体冷媒
を用いるので、空気冷却器８は、フロンなどの圧縮性の
冷媒を凝縮させて高圧の液体状態で用いる場合のような
高圧容器として設計する必要はなく、常圧の容器として
容易に設計し、安価に製造することができる。

【００３６】液体冷媒として混合アルコール８を用いる
ので、ＮＧ７ｂの需要が大きく、冷却空気１ｃの冷熱負
荷よりもＬＮＧ７ａからＮＧ７ｂへの変化による冷熱発
生量が大きければ、ＬＮＧ気化器６の伝熱管６ａの周囲
から混合アルコール８が凝固し、余分な冷熱を潜熱とし
て蓄えることができる。このような蓄冷効果を有するの
で、冷熱発生量よりも冷熱負荷の方が大きくなると、凝
固した混合アルコール８が溶解し、潜熱として蓄えられ
ていた冷熱を冷熱源として利用することができる。

【００３７】なお、液体冷媒としては、エタノール６０
ｗｔ％のアルコール水も利用することができる。アルコ
ール水は、ＬＮＧ気化器６で約−４０℃程度まで冷却す
ることができる。冷却されたアルコール水を用いて、空
気冷却器４では約−３０℃程度の低温空気１ｃを得るこ
とができる。液体冷媒としてのアルコール水は、消防法
上の規制対象外となり、空気冷却装置を簡素化して構成
することができる。

【００３８】液体冷媒として混合アルコール８を使用し
て空気冷却器４で得られる−１００℃以下の低温空気１
ｃは、低温空気管路１１を介して、空気分離設備１２、
コンバインドサイクル１３、冷蔵倉庫あるいは冷凍食品
製造１４、家電品などの低温粉砕１５などの各種用途に
供給し、利用することができる。液体冷媒としてアルコ
ール水を使用して得られる−３０℃程度の低温空気は、
空気調和などの用途に直接使用することができる。

【００３９】図２は、図１の空気冷却装置１についての
熱的な計算を行うシミュレーション用に、図１の配管系
等を変形した状態を示す。計算によれば、標準状態で１
時間当り５０，０００ｍ³（５０，０００Ｎｍ³／ｈ）の
流量で温度２０℃、湿度１００％の外気１ａを−１１０
℃に冷却するのに要する−１５０℃で７ＭＰａ（７０ａ
ｔｍ）の圧力のＬＮＧ７ａの流量は、約２５ｔｏｎ／ｈ
である。このとき必要な空気ブロワ３の動力は、効率を
６０％として、３７５ｋＷ程度となる。ＬＮＧ７ａがＮ
Ｇ７ｂに変化する際に与える冷熱エクセルギは２０８０
ｋＷで、冷熱空気１ｃが得る冷熱エクセルギは９２０ｋ
Ｗであり、エクセルギ効率は４４％となる。−１１０℃
の低温空気１ｃの有する冷熱は、２，３５０ｋＷ（１，
５００ＵＳＲＴ）である。また、外気１ａ中に含まれる
１７０ｋｇ／ｈの水分のうち、ドレン分離器２では１１
０ｋｇ／ｈの水分がドレンとして分離される。

【００４０】図３は、図１の空気分離設備１２に低温空
気１ｃを利用する考え方を示す。現在も、ＬＮＧの冷熱
は循環窒素圧縮機の動力削減に利用されている。さらに
原料空気圧縮機の吸い込み空気温度を下げることができ
れば、大幅な動力削減が可能となる。たとえば、図３
（ａ）に示すように、−１１０℃でほぼ大気圧の低温空
気１ｃを原料空気圧縮機２０で直接圧縮して、図３
（ｂ）に示すような４段の圧縮と同等な圧縮を行うこと
ができる。３（ｂ）に示す従来の方式では、原料空気圧
縮機２１〜２４と空気冷却用熱交換器２５〜２８とを用
いて、吐出圧力６５７ｋＰａ（６．７ｋｇｆ／ｃｍ
²Ｇ）、標準状態での１時間当りの流量５０，０００ｍ³
（５０，０００Ｎｍ³／ｈ）を得ることができる。原料
空気圧縮機２１〜２４では、圧縮する空気の上限温度を
約９８℃とし、空気冷却用熱交換器２５〜２８で次段の
原料空気圧縮機２２〜２４の吸気を４０℃まで中間冷却
する。図３の各部の温度と圧力とを次の表１に、所用動
力を次の表２に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】表２から、図３（ａ）に示す原料空気圧縮
機２０の所用動力ｗ−ａｃ１０は、図３（ｂ）に示す４
段中間冷却の空気圧縮機２１〜２４の所用動力であるｗ
−ａｃ１〜４の合計値よりも約１８６０ｋＷ少なくなる
ことが判る。これは約４０％／の削減に相当し、この冷
却に必要なＬＮＧ流量は、約２５ｔｏｎ／ｈとなる。図
１の空気ブロワ３の所用動力３７５ｋＷを差し引くと、
１４８５ｋＷの正味動力の削減となる。したがって、Ｌ
ＮＧ１トン当たりの回収動力は５９ｋＷｈとなる。将来
の純酸素や純窒素の需要増に対して、ＬＮＧ冷熱利用の
空気分離設備の動力原単位の低減は、省エネルギや炭酸
ガスの排出低減に大きな効果を発揮すると期待される。

【００４４】図４は、図１のコンバインドサイクル１３
の一例を示す。図１の低温空気１ｃは、空気混合冷却器
３０で外気と混合されて、空気圧縮機３１の吸気を冷却
する。空気圧縮機３１で約１８２７ｋＰａ（１７．６ｋ
ｇｆ／ｃｍ²Ｇ）程度の圧力まで圧縮された空気は、燃
焼器３２でＮＧ燃料の燃焼に使用される。燃焼器３２か
らの排ガスは、約１５００℃であり、ガスタービン３３
を駆動する。ガスタービン３３の出力軸は、空気圧縮機
３１の回転軸に連結されており、空気圧縮機３１もガス
タービン３３と同時に駆動される。ガスタービン３３か
らの排ガスは、約１２００℃であり、約７０９ｋＰａ
（６．２ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ）程度の圧力を有して、圧力
タービン３４を駆動する。圧力タービン３４からの排ガ
スは、約７４０℃であり、圧力は約１０２．３ｋＰａ
（０．０１ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ）程度で、ほぼ大気圧まで
低下している。この排ガスの熱エネルギは、ボイラ３５
で蒸気を発生させるために使用される。ボイラ３５で発
生された蒸気は、蒸気タービン３６を駆動し、復水器３
７で水に戻される。

【００４５】冷却した空気をガスタービン装置への吸気
に混ぜ、吸気温度を下げることで、外気の温度に関係な
く、ガスタービン装置は一定の出力を年間を通じて維持
することができる。コンバインドサイクルでは、吸気温
度を下げれば、出力は増加する。しかし吸気のエンタル
ピは低下し、燃料消費量は上昇するので、発電効率は変
わらない。

【００４６】図１の冷蔵倉庫あるいは冷凍食品製造１４
への低温空気１ｃの利用は、従来、冷媒にフロンを用
い、加圧して液体状態でＬＮＧ気化器と冷凍負荷との間
を循環させているＬＮＧの冷熱利用に換えるものであ
る。最近のフロン規制から、別の冷媒を使用することが
望まれている。

【００４７】また、最近では、空気の直接膨張方式によ
る寒冷発生がフロン冷媒を用いないことから注目を集め
ている。低温空気１ｃを利用することによって、所用動
力を大幅に削減することができる。

【００４８】図１の家電品などの低温粉砕１５への低温
空気１ｃの利用は、従来、液体窒素を用い、家電品など
を冷却して脆くして粉砕しやすくしている用途に適用す
る。液体窒素はコストが高い問題がある。全国に２５ヶ
所設けられているＬＮＧサテライト基地や２０ヶ所のＬ
ＮＧ受け入れ基地に近接して粉砕センタを設置すれば、
低コストで効率よく家電品などの工業的量産品の再利用
や廃棄のための粉砕を行うことができる。

【００４９】図５は、本発明の実施の他の形態としての
空気冷却装置４１の概略的な構成を示す。本実施形態の
空気冷却装置４１で、図１に示す空気冷却装置１と対応
する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略
する。図５では、ＬＮＧを１０ｔ／ｈ利用する場合を想
定して、概略的な運転条件を示す。本実施形態の空気冷
却装置４１では、空気ブロワ３では外気１ａを直接吸引
し、空気ブロワ３から送出される空気を空気予冷器４２
で冷却してからドレン分離器２に送って、水分のドレン
化しての除去を行うようにしている。さらにドレン分離
器２で水分を除去した除湿空気は、氷着除去器４３ａ，
４３ｂで水分を着氷させて除去し、かつ０℃より低い温
度、たとえば−９℃まで冷却してから空気冷却器４の伝
熱管４ａに流すようにしている。空気冷却器４では、伝
熱管４ａの内面に霜が付着し、ある程度成長すると離れ
てしまう。このように、霜が成長しても伝熱管４ａ内面
から離れて、閉塞が起らない温度まで空気を冷す必要が
ある。ただし適温は、実際の装置の構成に従って定まる
ので、実験等で確認して決定すればよい。

【００５０】空気冷却器４で空気を冷却した液体冷媒で
ある混合アルコール８は、氷着除去器４３ａ，４３ｂと
空気予冷器４２とでそれぞれ空気と熱交換して空気を冷
却し、混合アルコール８の方は昇温される。混合アルコ
ール８を、ＬＮＧ気化器６、空気冷却器４、氷着除去器
４３ａ，４３ｂおよび空気予冷器４２を含む循環経路内
で循環させるため、冷媒循環ポンプ４４が設けられる。
冷媒循環ポンプ４４は、空気予冷器４２で大気温と同程
度まで昇温された混合アルコール８を循環させればよい
ので、図１の冷媒循環ポンプ９のように−１００℃以下
の低温で混合アルコール８を循環させる必要はない。ま
た、冷媒循環ポンプ４４によって混合アルコール８の温
度が上昇することは、ＬＮＧ気化器６でＮＧの温度を高
めるために、むしろ好ましい。冬季など外気温が低いと
きには、冷媒補助加温器４５を用いて、積極的に混合ア
ルコール８の加温を行う。

【００５１】氷着除去器４３ａ，４３ｂは、複数基、た
とえば２基を設け、一方で水分除去運転を行っている間
に、他方で氷着した水分を溶融させて除去するデフロス
トを行う。氷着除去器４３ａ，４３ｂは、たとえばステ
ンレス鋼板を伝熱板の材料とするプレートフィン型熱交
換器を用いることができる。水分除去運転中には、伝熱
板の表面に水分が氷着し、成長して空気の流路が狭くな
ってくるので、デフロスト運転を行う必要がある。デフ
ロスト運転には、冷媒循環ポンプ４４から送出される混
合アルコール８を熱源として利用することができる。デ
フロストに使用する混合アルコール８の流量は、循環経
路全体を循環する混合アルコール８のうちの少量であ
り、デフロストの対象となる氷着除去器４３ａ，４３ｂ
のうちの一方の液体冷媒出口側から導入し、液体冷媒入
口側から、氷着除去器４３ａ，４３ｂの他方側の液体冷
媒入口側に導入される混合アルコール８と混合させる。
なお、氷着除去器４３ａ，４３ｂでの水分除去運転とデ
フロスト運転との切換えは、図示を省略している弁を開
閉させて行うようにすればよい。

【００５２】空気冷却器４で水分が充分に除去されてい
る空気は、混合アルコール８と熱交換して約−１２０℃
まで冷却される。空気冷却器４まで導かれる管に水分の
除去が行われても、空気中にはなお水分が残留してい
る。ただし、空気は０℃よりも低い温度まで冷却されて
から伝熱管４ａ内に導入されるので、残留している水分
は霜となっても、空気冷却器４の伝熱管４ａ内面には固
着せずに、空気流によって剥離することを、本件発明者
らは実験によって確認している。伝熱管４ａ内で生ずる
霜は、微細な氷の結晶となって、低温空気１ｃ中に随伴
され、排出される。低温空気１ｃ中から微細な氷の結晶
と除去するために、サイクロンセパレータ４６を設け
る。サイクロンセパレータ４６で水分を除去した低温空
気１ｃは、各種用途に有効利用することができる。

【００５３】本実施形態のキーテクノロジーは、氷着除
去器４３ａ，４３ｂのフィン付伝熱管表面を冷温冷媒で
冷却し、霜や氷を積極的に付着させ、複数の氷着除去器
４３ａ，４３ｂを切換えて、デフロストを行う方式であ
る。本方式では、外気１ａを空気ブロワ３で昇圧・昇温
するために、空気予冷器４２で冷媒を外気温以上に温め
ることができ、システム全体の簡素化が可能となる。こ
のシステムの基礎は、本件出願人が約２０年前に行った
空気冷却試験の現象観察によるものである。それによれ
ば、主流空気温度がー３０℃程度の場合、水分を含んだ
空気を冷却しても、霜は伝熱面で脱落し、伝熱阻害にな
らないという知見が得られている。さらに、本件発明者
は、予め空気中の水分を充分に除去しておけば、温度が
０℃より低い限り伝熱阻害を起しにくいことを見出し
た。

【００５４】図６は、本発明の実施のさらに他の形態と
しての空気冷却装置５１の部分的な構成を示す。本実施
形態の空気冷却装置５１は、図５に示す実施形態の空気
冷却装置をベースとして、さらにＬＮＧ気化器６で冷却
された混合アルコール８を導入する成層型の蓄冷槽５２
を設け、ＬＮＧ７ａからの冷熱が低温空気１ｃの需要側
で必要な冷熱よりも多いとき、過剰な冷熱で低温の混合
アルコール８の層を下側から増やして冷熱を蓄えてお
き、冷熱の需要がＬＮＧからの冷熱よりも多くなるとき
に、低温の混合アルコールに蓄えられている冷熱で不足
している冷熱を補充する。図１の実施形態のように、Ｌ
ＮＧ気化器６自体に蓄冷の機能を備えるよりも、蓄冷槽
５２として別体にした方が、装置全体の小型化を図るこ
とができる。

【００５５】図５または図６の実施形態の空気冷却器４
１，５１は、空気の３段冷却、温冷媒による氷着除去器
のデフロスト、およびＮＧアフターヒータの省略を主要
な特徴としている。

【００５６】空気の３段冷却は、外気温で水分を含んだ
空気を空気ブロワ３での昇圧後、氷着除去器４３ａ，４
３ｂでの着氷量を低減するために、空気予冷器４２で約
５℃まで冷却される。この温度で凝縮する水分を、ドレ
ン分離器２で除去する。次に、氷着除去器４３ａ，４３
ｂで空気を０℃より低い適切な温度まで冷却する。この
とき、ドレン分離器２を通過した水分をフィン付伝熱管
表面で着氷させて除去する。次の空気冷却器４で、着霜
による伝熱阻害が生じるのを防ぐためである。０℃より
も低い、適切な温度まで冷却された空気をさらに冷却す
る場合、伝熱管４ａ内部に霜が生じても、その霜の先端
部では霜は融解しない。霜が融解すると、伝熱面に接し
た水分が氷結し、霜層伝熱から着氷伝熱に変り、伝熱特
性が大幅に低下する。前日の実験では、霜空気の流速が
大きい場合、霜は伝熱管４ａの内面には固着しないで、
剥離してしまうことが確認されている。

【００５７】温冷媒による氷着除去器４３ａ，４３ｂの
デフロストは、空気予冷器４２で昇温された温冷媒を用
い、冷媒の循環経路を切換えて行う。デフロストに用い
る冷媒の割合は小さいので、デフロスト後の冷媒を氷着
除去器４３ａ，４３ｂから空気予冷器４２に循環する経
路に混合しても、混合アルコール８を循環させる運転条
件に与える影響は無視することができる。

【００５８】ＮＧアフターヒータの省略は、図１の実施
形態の空気冷却装置１に比較して、空気冷却装置４１，
５１では、ＬＮＧ気化器６の出側でのＮＧの温度が０℃
以上まで上昇していることによって可能となる。空気予
冷器４２の出口冷媒温度は、ほぼ外気１ａの温度と同程
度となるので、この温冷媒を温熱源としてＬＮＧを気化
させれば、ＬＮＧ気化器６の後流に別途、ＮＧアフター
ヒータを配置する必要はなく、不要とすることができ
る。

【００５９】図１の実施形態の空気冷却装置１と、図６
の実施形態の空気冷却装置５１とでは、中間冷媒である
混合アルコール８で蓄冷機能を実現している。ＬＮＧの
気化が多くなるのは、主に都市ガスや電力需要の多い時
間帯に限られる。一方、たとえば空気液化分離設備など
の事業では、２４時間連続の生産が行われる。そのた
め、従来は、夜間で最小となるＬＮＧ送出量に合わせ
て、空気液化分離設備で用いるＬＮＧ流量を定めてい
る。したがって、電力会社のＬＮＧ基地では、夜間のＬ
ＮＧ気化送出量がわずかであるため、一部を除き、空気
液化分離事業は実現されていない。本発明を適用する
と、ＬＮＧ７ａでまず冷媒の混合アルコール８を冷却
し、図１ではＬＮＧ気化器６自体の蓄冷機能で、図６で
は蓄冷槽５２の成層型蓄冷機能で、冷熱を貯蔵し、冷熱
利用事業者側の負荷に応じて、貯蔵した冷媒を供給する
ことができる。この低温の冷媒で空気を−１００℃以下
に冷すことで、冷蔵倉庫や空気液化分離、さらにはガス
タービン用吸気や低温粉砕用の冷熱源として、安定して
活用することができる。また、深夜電力を用いて、成層
型蓄冷槽５２内などの冷媒を冷却し、冷熱利用事業の大
型化を図ることもできる。

【００６０】ＬＮＧ冷熱利用の拡大の対象としては、ガ
スタービン、空気分離装置、および低温粉砕、また前述
のような冷凍倉庫および冷凍食品工場などを挙げること
ができる。ＬＮＧ冷熱利用を拡大して、ＬＮＧの冷熱を
有効に利用することができれば、ＬＮＧ１トン当りで１
５０ｋＷｈの省エネルギ効果を期待することができる。

【００６１】ガスタービンでは、本発明によって製造さ
れる低温空気を吸気に混ぜ、吸気温度を下げることによ
って、外気の温度に関係なく、一定の出力を維持するこ
とができる。また、たとえば、−１２０℃の空気を、
１．１ＭＰａに効率５８％で圧縮する動力は、２５℃の
場合に比べ、約４９％削減することができる。このよう
に、−１００℃以下の空気を圧縮してガスタービンの燃
焼に用いるシステムでは、空気の圧縮動力をほぼ半減す
ることができるので、大幅な発電効率の向上を図ること
ができる。

【００６２】空気液化分離設備では、現在、ＬＮＧの冷
熱を、循環窒素圧縮機の動力削減に利用している。本発
明によって製造される低温空気を原料空気として用いる
ことによって、原料空気圧縮機の吸込み温度を下げるこ
とができ、大幅な動力削減が可能になる。

【００６３】低温粉砕技術は、家電製品、廃タイヤ等の
リサイクル技術として開発されてきている。従来は、冷
熱源として液体窒素を用いるため、前述のように、高コ
ストが事業化にむけての障害となっている。そこで、Ｌ
ＮＧサテライト基地やＬＮＧ受入れ基地に近接して粉砕
センタを設置し、低温空気を供給する。本発明で中間冷
媒として用いている混合アルコールなどを低温の状態で
供給することもできる。被処理物を液体窒素へ直接浸潰
する場合に比べ、低温空気では冷却時間が長くなるけれ
ども、粉砕動力の削減効果は大きい。

【００６４】現在、高温・高圧の超臨界状態において、
バイオマス・産業廃棄物などを処理する技術が実験室レ
ベルで確立されつつある。その実用化には、高温・高圧
状態の反応器に連続的に被処理物を供給する技術が不可
欠である。一方、バイオマス・産業廃棄物などをサブミ
リ程度に微粉化してスラリー液とすることによれば連続
供給は可能となると考えられている。そこで、それらを
微粉化するための冷凍粉砕装置の冷熱源として、本発明
で製造した低温空気を利用することができる。

【００６５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、液化天然
ガス気化器で液化天然ガスを昇温して気化させる際に発
生する冷熱で液体冷媒を冷却し、さらに液体冷媒が空気
冷却器で空気を冷却することができる。液化天然ガス気
化器と空気冷却器との間は、液体冷媒を循環させるの
で、圧縮性の気体冷媒を用いる場合のように、高圧や低
圧の配管路を設ける必要はなく、空気冷却器を常圧の容
器として設計することができ、容易かつ安価に製造する
ことができる。空気冷却器の管内を流れる空気は、除湿
されているので、低温の管内でも壁面への着霜は少な
い。さらに、空気ブロワで昇圧されて、着霜が成長しな
い高速度で流されるので、低温空気を容易に得ることが
できる。低温空気は、冷蔵倉庫あるいは冷凍食品製造、
空気調和、空気分離設備、家電品などの低温粉砕、コン
バインドサイクルを用いる火力発電設備などの冷熱需要
に対して有効に利用することができる。冷熱を利用して
温度が上昇した空気は、そのまま大気に戻すことがで
き、高圧や低圧に対する考慮も不要であるので、容易に
取り扱うことができる。また、液化天然ガスを管内に一
定流速以上で流すことができるので、液化天然ガスの分
留現象を回避することができる。

【００６６】また本発明によれば、液化天然ガス気化器
で液化天然ガスの冷熱によって液体冷媒を冷却する。空
気冷却器は、シェル・アンド・チューブ型熱交換器とし
ての構造を有し、空気ブロワによって昇圧された外気が
管内を流れ、胴内の液体冷媒によって、冷却される。空
気冷却器の管内を流れる空気は、ドレン分離器で水分を
ドレンとして壁面の表面に凝結させて滴下させながら分
離して、除湿されているので、低温の管内でも壁面への
着霜は少ない。さらに、空気ブロワで昇圧されて、着霜
が成長しない高速度で流されるので、低温空気を容易に
得ることができる。低温空気は、冷熱を利用した後でそ
のまま大気に戻すことができ、高圧や低圧に対する考慮
も不要であるので、容易に取り扱うことができる。液化
天然ガス気化器では、液化天然ガスと空気との中間媒体
として液体冷媒を用いるので、液化天然ガスを管内に一
定流速以上で流すことができるため、液化天然ガスの分
留現象を防ぐことができる。空気冷却器の管内を流れる
空気は、ドレン分離器で水分をドレンとして壁面の表面
に凝結させて滴下させながら分離して、除湿されている
ので、低温の管内でも壁面への着霜は少ない。さらに、
空気ブロワで昇圧されて、着霜が成長しない高速度で流
されるので、低温空気を容易に得ることができる。低温
空気は、冷熱を利用した後でそのまま大気に戻すことが
でき、高圧や低圧に対する考慮も不要であるので、容易
に取り扱うことができる。液化天然ガス気化器では、液
化天然ガスと空気との中間媒体として液体冷媒を用いる
ので、液化天然ガスを管内に一定流速以上で流すことが
できるため、液化天然ガスの分留現象を防ぐことができ
る。

【００６７】また本発明によれば、空気ブロワに吸引さ
れる空気は、ドレン分離器で外気と空気冷却器で冷却さ
れた空気の一部を混合し、除湿され、空気冷却器の低温
の管内でも壁面への着霜を少なくすることができる。さ
らに、空気ブロワで昇圧されて、着霜が成長しない高速
度で流されるので、低温空気を容易に得ることができ
る。また、液化天然ガス気化器は、蓄冷機能も備えるの
で、天然ガスの需要と冷熱の需要とに不一致が生じて
も、冷熱の過剰分を潜熱として蓄えておいたり、冷熱の
不足分を蓄えておいた潜熱から補充することができる。
液化天然ガス気化器と空気冷却器との間に液体冷媒を循
環させるので、圧縮性の気体冷媒を用いる場合のよう
に、高圧や低圧の配管路を設ける必要はなく、空気冷却
器を常圧の容器として設計することができ、容易かつ安
価に製造することができる。

【００６８】また本発明によれば、液化天然ガス気化器
で気化される天然ガスを０℃以上に加温することが可能
となるので、さらに加温する必要はなく、天然ガスとし
ての需要先に供給することができる。

【００６９】また本発明によれば、空気冷却器で管内に
流す空気を、氷着除去器で０℃より低い温度まで冷却
し、管の内周に付着する霜の量を少なくし、付着しても
空気の流れで容易に除去することができる。

【００７０】また本発明によれば、複数の氷着除去器を
切換えた空気の水分除去運転を行いながら、他の少なく
とも１基では着氷の溶融運転を並行して実行することが
できる。水分を着氷させて除去する能力を充分に有する
氷着除去器に切換えながら水分除去運転を続け、水分を
充分に除湿した空気を空気冷却器に供給することができ
る。

【００７１】また本発明によれば、液体冷媒の循環経路
に、液化天然ガス気化器で冷却されたされた液体冷媒で
冷熱を一時的に蓄える蓄冷槽を含むので、天然ガスの需
要と冷熱の需要とに差が生じても、冷熱の供給過剰分を
蓄えておいたり、冷熱の不足分を蓄えておいた冷熱から
補充することができる。

【００７２】また本発明によれば、液体冷媒の温度によ
る比重差を利用して、縦型の多管式熱交換器である空気
冷却器の胴内と、液化天然ガス気化器の縦型の胴内との
間で、自然循環させることができる。

【００７３】また本発明によれば、液体冷媒を昇圧する
ポンプを設けて、循環経路での液体冷媒の循環量を増や
したり、輸送距離を大きくしたりすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の空気冷却装置１の概略
的な構成を示す配管系統図である。

【図２】図１の配管系統を熱的な計算の便宜のために変
形した状態を示す図である。

【図３】図１の実施形態で生成される低温空気を利用す
る空気分離設備１２の概略的な構成と、従来の空気分離
設備の構成とを示す簡略化した配管系統図である。

【図４】図１の実施形態で生成される低温空気を利用す
るコンバインドサイクル１３の一例の概略的な構成を示
す配管系統図である。

【図５】本発明の実施の他の形態の空気冷却装置４１の
概略的な構成を示す配管系統図である。

【図６】本発明の実施のさらに他の形態の空気冷却装置
５１の部分的な構成を示す配管系統図である。

【符号の説明】１，４１，５１空気冷却器１ａ外気１ｂ除湿空気１ｃ低温空気２ドレン分離器２ａ壁面３空気ブロワ４空気冷却器４ａ，６ａ伝熱管４ｂ，６ｂ胴体６ＬＮＧ気化器７ａＬＮＧ７ｂＮＧ８混合アルコール９冷媒ポンプ１２空気分離設備１３コンバインドサイクル１４冷蔵倉庫あるいは冷凍食品製造１５家電品などの低温粉砕４２空気予冷器４３ａ，４３ｂ氷着除去器４４冷媒循環ポンプ５２蓄冷槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液化天然ガスの冷熱を利用して空気を冷
却する空気冷却装置であって、外気を吸引し、昇圧して送出する空気ブロワと、シェル・アンド・チューブ型熱交換器としての構造を有
し、空気ブロワから送出される外気を着霜が成長しない
ような高速度で管内に流し、胴内に液体冷媒を流して熱
交換させ、空気を冷却し、液体冷媒を昇温させる空気冷
却器と、液化天然ガスと空気冷却器の胴内に流す液体冷媒とを熱
交換し、液化天然ガスを昇温および気化させ、液体冷媒
を冷却する液化天然ガス気化器と、外気を空気冷却器に導く経路に設けられ、外気中の水分
を表面に凝結させて滴下させながら分離する壁面を備
え、外気を冷却しながら水分をドレンとして分離するド
レン分離手段とを含み、液体冷媒は、空気冷却器と液化天然ガス気化器とを含む
循環経路内で循環して使用されることを特徴とする空気
冷却装置。
【請求項２】前記液化天然ガス気化器は、前記液体冷
媒を部分的に凝固させて冷熱を一時的に蓄える蓄冷機能
を備え、前記ドレン分離手段は、前記水分をドレンとして分離す
るための冷却を空気冷却器で冷却された空気の一部を混
合することによって行い、水分を減少させた除湿空気を
生成するドレン分離器を含み、前記空気ブロワは、ドレン分離器によって生成される除
湿空気を前記外気として吸引し、前記循環経路では、前記空気冷却器で昇温した液体冷媒
を液化天然ガス気化器に導いて冷却し、冷却された液体
冷媒を空気冷却器に導くように循環させることを特徴と
する請求項１記載の空気冷却装置。
【請求項３】前記空気ブロワは、外気を直接吸引し、前記ドレン分離手段は、空気ブロアから送出される外気を、前記空気冷却器での
熱交換で空気を冷却して昇温された液体冷媒との間で、
熱交換して冷却し、液体冷媒をさらに昇温させる空気予
冷器と、空気予冷器によって冷却された外気中の水分を、表面に
凝結させて滴下させながら分離する壁面を備えるドレン
分離器とを含み、空気冷却器では、ドレン分離器によって水分が分離され
た外気を前記管内に流し、前記循環経路では、液化天然ガス気化器に、空気予冷器
によって昇温された液体冷媒を導き、液化天然ガス気化
器で冷却された液体冷媒を空気冷却器に導くように循環
させることを特徴とする請求項１記載の空気冷却装置。
【請求項４】前記ドレン分離器と前記空気冷却器との
間に、ドレン分離器によって水分が分離された外気と、
空気冷却器によって昇温された液体冷媒とで熱交換し、
外気を０℃より低い温度まで冷却し、水分を着氷させて
除去してから空気冷却器に導く氷着除去器が設けられ、前記循環経路では、液体冷媒を、空気冷却器から氷着除
去器と前記空気予冷器とを経て、前記液化天然ガス気化
器に循環させることを特徴とする請求項３記載の空気冷
却装置。
【請求項５】前記氷着除去器は、複数基設けられ、少
なくとも１基に対しての着氷の溶融運転と、残余の少な
くとも１基による空気の水分除去運転とを、並行して実
行可能であることを特徴とする請求項４記載の空気冷却
装置。
【請求項６】前記循環経路は、前記液化天然ガス気化
器で冷却されたされた液体冷媒で冷熱を一時的に蓄える
蓄冷槽を含むことを特徴とする請求項３〜５のいずれか
に記載の空気冷却装置。
【請求項７】前記空気冷却器は、縦型の多管式熱交換
器であり、管内を上方から下方に空気が流れて、胴内の
底部から上部に前記液体冷媒が流れ、前記液化天然ガス気化器は、縦型の胴内にコイル状の伝
熱管が収納され、伝熱管の下端に液化天然ガスが導入さ
れて、伝熱管の上端から気化した天然ガスが取り出さ
れ、胴内の上部に空気冷却器からの液体冷媒が導入さ
れ、胴内の底部から液体冷媒が取り出されて空気冷却器
に供給されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
に記載の空気冷却装置。
【請求項８】前記循環経路に、液体冷媒を昇圧して循
環させるためのポンプを備えることを特徴とする請求項
１〜７のいずれかに記載の空気冷却装置。