JPH101683A - 液化ガス気化器の断熱構造 - Google Patents

液化ガス気化器の断熱構造

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JPH101683A
JPH101683A JP15438596A JP15438596A JPH101683A JP H101683 A JPH101683 A JP H101683A JP 15438596 A JP15438596 A JP 15438596A JP 15438596 A JP15438596 A JP 15438596A JP H101683 A JPH101683 A JP H101683A
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JP
Japan
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tube
resin layer
liquefied gas
low
temperature liquefied
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JP15438596A
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Masayuki Miura
昌之 三浦
Masayuki Aso
昌之 麻生
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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐薬品性、耐熱性に優れ、断熱性が高く、し
かも圧力変化などで変形したりせず安定した性能を示す
二重管式低温液化ガス気化器の断熱構造が提供するこ
と。 【解決手段】 内管の一方の端部より内管内に低温液化
ガスを供給し、該内管の他方の端部で反転させて内管と
外管の間隙を通過させ、外管の外周を海水等により加熱
することにより低温液化ガスを気化させる二重管式低温
液化ガス気化器の断熱構造。内管の外周が多孔質ポリテ
トラフルオロエチレン樹脂層で被覆され、多孔質ポリテ
トラフルオロエチレン樹脂層の外周がテトラフルオロエ
チレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂層また
はテトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニ
ルエーテル共重合体樹脂層により被覆されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は天然液化ガス(LN
G)などの低温液化ガスの気化器の断熱構造に関する。
【0002】
【従来の技術】天然ガス産出国で約−160℃の極低温
で液化された天然ガスは、消費地で需要に応じて気化さ
れる。冬場でも約7〜8℃の温度を持つ海水は、約−1
60℃の極低温の天然ガスを常温付近の気体まで加熱す
る熱源として充分なものである。この液化天然ガスと海
水の間の熱交換方法として、液化天然ガスを管内に通
し、管外に沿って海水を流して管壁を介して熱交換する
気化器(オープンラック式気化器)がある。
【0003】図1(ア)(イ)に、このようなオープン
ラック式気化器を構成する1枚のパネルの例を示す。図
1(ア)はパネルの正面図、図1(イ)は側面図であ
る。パネル1は、パネル上部ヘッダー3とパネル下部ヘ
ッダー4に両端部を接続された多数のフィン付きチュー
ブ2から構成され、液化天然ガス(LNG)はLNG入
口からパネル下部ヘッダー4に入り、フィン付きチュー
ブ2中を上昇する間に海水で加熱されて天然ガス(N
G)となり、パネル上部ヘッダー3のNG出口から取出
される。一方、海水は海水散水管5からトラフ6を介し
て、フィン付きチューブ2の周囲に散水されて、フィン
付きチューブ2中を上昇する液化天然ガス(LNG)ま
たは天然ガス(NG)と熱交換する。図1中、7はボン
ドで、ここに集まった海水は出口から取出される。
【0004】このようなオープンラック式気化器のう
ち、氷着の低減化および設置スペースの削減などの理由
から、二重管構造の気化器が用いられている。図2
(ア)に二重管構造の例を示すが、内管11を下る液体
A(実線矢印)は内管の端部で反転して外管12に入
り、外管12の外側は海水などで加熱されているので、
外管12に入った液体Aは気化されて外管12中を気体
B(破線矢印)として上昇する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】気化器は液体を気化さ
せる装置であるが、気化器の構造によっては気相と液相
を充分に断熱しないとその装置の性能が損なわれる場合
がある。例えば、図2(ア)の二重管構造の気化器の場
合、内管11中を流れる低温の液体Aと外管12中を流
れる気体Bとが、内管11の管壁(チューブ)を隔てて
熱交換を起こし、熱交換の性能が著しく低下されること
が起きる。
【0006】そこで、図2(イ)のように、内管11の
管壁に断熱材13が配置される。しかしながら、断熱材
は使用する液体の種類によって耐熱性や耐薬品性を必要
とする。また、断熱性の低い断熱材を使用すると、断熱
性を稼ぐために厚みが必要になり、図3(ア)の如く、
断熱材13が気体の流れの妨げとなり、効率を落とす原
因になる。
【0007】また、両端に絞り部を形成したフッ素樹脂
製断熱材を、ベント管の直管部から内管の上部にかけ
て、両端の絞り部を利用して装着して成るものが、装着
が簡単で高い断熱効率の断熱構造として特開平7─11
8671号公報に開示されている。しかしながら、この
断熱構造は断熱材の内部にできる空隙により高い断熱効
果を得るものである。従って、図3(イ)の如く、外側
を流れる液体の圧力などにより、断熱材の形状が容易に
変形して、断熱性が損なわれることが起きる。
【0008】そこで、本発明は、耐薬品性、耐熱性に優
れ、かつ断熱性が高く、しかも特開平7─118671
号公報の場合のような問題もない、二重管式低温液化ガ
ス気化器の断熱構造を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、内管の一方の端部より内管内に低温液
化ガスを供給し、該内管の他方の端部で反転させて内管
と外管の間隙を通過させ、外管の外周を海水等により加
熱することにより低温液化ガスを気化させる二重管式低
温液化ガス気化器の断熱構造であって、前記内管の外周
が多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂層で被覆さ
れ、該多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂層の外周
がテトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン
共重合体樹脂層またはテトラフルオロエチレン/パーフ
ルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂層により被
覆されていることを特徴とする二重管式低温液化ガス気
化器の断熱構造を提供する。
【0010】好ましくは、多孔質ポリテトラフルオロエ
チレン樹脂層は、多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹
脂フィルムによりスパイラルラッピングまたはシガレッ
トラッピングされて形成されるか、多孔質ポリテトラフ
ルオロエチレン樹脂チューブにより形成される。また、
テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共
重合体樹脂層がテトラフルオロエチレン/ヘキサフルオ
ロプロピレン共重合体樹脂チューブにより形成され、テ
トラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエ
ーテル共重合体樹脂層がテトラフルオロエチレン/パー
フルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂チューブ
により形成されることが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明において低温液化ガスの種
類は特に限定されず、塩素、アンモニア、二酸化硫黄、
メタン、エタン、プロパンなどのアルカン類、エチレ
ン、プロピレン、ブチレンなどのアルケン類、酸素、窒
素などを含むが、アルカン類とアルケン類の混合物であ
る液化天然ガスが最も代表的である。
【0012】二重管式低温液化ガス気化器の構成も特に
限定されず、内管中を液体が流れ、外側から加熱されて
いる外管中を気体が流れる構造であり、これら液体と気
体の間の熱交換が問題となる構造のすべての場合に、本
発明は有効である。例えば、実公昭58─24079号
公報、特公平7─55370号公報、特公平7─969
19号公報、特公平7─82580号公報、特公平7─
119060号公報などに開示されている。
【0013】本発明は、内管の外周に多孔質ポリテトラ
フルオロエチレン樹脂層を被覆することを特徴としてい
る。フッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン(P
TFE)は、耐薬品性pH0〜14、耐熱性−240℃
〜+260℃の範囲で使用できるので、これらの点では
理想的な断熱材であり、上記の如く、特開平7─118
671号公報で使用されている。但し、PTFEは熱伝
導性の高い物質であり、断熱材として使用するためには
ある程度の厚みが必要とされる。また、特開平7─11
8671号公報の如く空隙を利用した場合に問題がある
ことは前記した通りである。
【0014】これに対して、多孔質PTFEは、PTF
Eと同様の耐熱性、耐薬品性を有すると共に、緻密な多
孔質構造を持っているので、高い断熱性を示す。そのた
め、断熱材の厚みを薄くすることが可能であり、流体圧
損を少なくすることができる。多孔質PTFEを断熱材
として使用すれば、特開平7─118671号公報の場
合のように、圧力により断熱材(空隙)が変形して、断
熱性能が低下するという問題もない。
【0015】多孔質材料の空孔率φと熱伝導率λは下記
のEucken(Doherty)の式で表わされる。
【0016】
【数1】 空孔率80%の多孔質PTFEの空孔内の気相が空気の
場合、常温における熱伝導率は0.05Kcal/m・hr・
℃となり、ソリッドPTFEの熱伝導率0.21Kcal/
m・hr・℃に比べて約1/4になる。しかしながら、多
孔質PTFEは、液体が多孔質構造中に入り込むと、熱
伝導率が上昇してしまう。
【0017】そこで、本発明では、低温での熱膨張率の
低いテトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレ
ン共重合体(FEP)樹脂またはテトラフルオロエチレ
ン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(P
FA)樹脂で、PTFEの外周を被覆することで、断熱
性能の低下を防止する。内管を多孔質PTFEと、FE
PまたはPFA樹脂層で被覆する方法としては、図4
(ア)の如く、内管11の外周を薄い多孔質PTFEフ
ィルム21で多層に被覆した上をFEPまたはPFA樹
脂層23で被覆しても、図4(イ)の如く、内管11の
外周をある程度の厚みのある多孔質PTFEチューブ2
2で被覆した上をFEPまたはPFA樹脂層23で被覆
しても、これらの組合せでもよい。
【0018】以下に多孔質PTFEフィルム21および
多孔質PTFEチューブ22の製造方法について説明す
る。多孔質PTFEはPTFEを延伸して得られる。P
TFEの成形物を延伸して得られる多孔質体は、例え
ば、特公昭51-18991号公報及び特公昭56-17216号公報に
記載された方法により製造される。即ち、約95%以上の
結晶化度を有するポリテトラフルオロエチレン樹脂に液
状潤滑剤、例えば、ソルベントナフサ、ホワイトオイル
などの炭化水素油、石油エーテル等を添加混合して予備
成形物を作る。この場合の混合比は例えばポリテトラフ
ルオロエチレン80重量部に対して液状潤滑油20重量部で
ある。次にこの予備成形物を押出機を用いてダイスから
シート状、チューブ状等の形状に押出して成形物を得
る。得られた成形物は液状潤滑剤を除去するか除去せず
に327 ℃以下の未焼結状態において毎秒10%以上の高速
度で延伸される。次に延伸物を延伸状態において200 〜
390 ℃で熱処理することにより収縮を防止して目的とす
るポリテトラフルオロエチレン樹脂の多孔質体を得る。
上記工程において、シート状押出物を一軸または二軸方
向に延伸することによって多孔質フィルム21が得ら
れ、チューブ状押出物を延伸することによって、多孔質
チューブ22が得られる。このようにして得られたポリ
テトラフルオロエチレン樹脂の多孔質体は、フィブリル
と呼ばれる非常に微細な小繊維と、それらを結び付けて
いるノードと呼ばれる粒状の結節とから構成されてお
り、これらのフィブリルとノードとの間に極めて微細な
空孔が相互に連続した状態で存在し、いわゆる連続多孔
構造を形成している。
【0019】このようにして作成されるPTFEの延伸
多孔質体は、薄層のものを作ることが可能であるばかり
でなく、孔径が均一になるようにまた空孔率を任意に制
御することが可能であり、また高強度で耐圧力性、耐圧
縮性に優れることができる。上記した図4(ア)に於い
ては、前記のようにして得られた多孔質PTFEフィル
ム21を内管11に対してスパイラルラッピングまたは
シガレットラッピングして本発明の多孔質PTFE樹脂
層を形成する。多孔質PTFEフィルムとしては、平均
孔径0.02〜15μm、好ましくは0.1〜0.9μ
m、空孔率30〜90%、好ましくは50〜80%、厚
さ10〜100μm、好ましくは40〜60μm程度の
ものを用いる。この場合、多孔質PTFEフィルム単体
をラッピングしてもよいが、この単体フィルムを予め複
数枚重ねて熱融着した積層フィルムを用いることができ
る。この積層フィルムは、単体フィルムを10〜200
枚程度重ね、その厚さを0.1〜10mm程度としたもの
が使用可能であるが、あまり薄いとラッピング回数が増
加するだけであり、反対に厚すぎると重合部分の段差が
大きくなるので、好ましくは0.2〜3.0mm程度とす
るのがよい。このような多孔質PTFEフィルムを用い
て多孔質PTFE樹脂層を形成するが、この層の厚さと
しては長期に渡って安定した断熱性を得るために0.5
〜10mm好ましくは1.5〜5.0mm程度が良い。
【0020】本発明の多孔質PTFE層を形成する他の
方法として、図4(ロ)に示すように、前記のようにし
て得られた多孔質PTFEチューブ23を用いることが
できる。多孔質PTFEチューブとしては、平均孔径
0.8〜5.0μm、空孔率50〜70%、肉厚1.0
〜5.0mm程度のものを1枚または複数枚用いる。この
場合、内管11の外径よりやや大きめの内径を有する多
孔質PTFEチューブを準備し、これを内管に挿入した
後必要により熱収縮させて内管に固定することにより、
多孔質PTFE層を形成する。
【0021】こうして内管の外周を被覆した多孔質PT
FE樹脂層の外周を、さらにFEPまたはPFA樹脂層
で被覆する。FEPまたはPFA樹脂層は多孔質PTF
Eの多孔構造中へ液体が進入することを防止するための
層(被覆)であるから、FEPまたはPFA樹脂のテー
プでスパイラルまたはシガレット方式などにラッピング
する方法でも、あるいはFEPまたはPFA樹脂のチュ
ーブを用いる方法でも、気密(液密)被覆すればいずれ
でもよい。また、FEPおよびPFA樹脂は熱収縮性を
有し、これを利用して多孔質PTFE樹脂層およびFE
PまたはPFA樹脂層を内管に強固に固定することがで
きる。
【0022】FEPまたはPFA樹脂のチューブやテー
プは一般に市販されているものを用いることができる。
FEPまたはPFA樹脂のチューブを用いて被覆層を形
成する場合、多孔質PTFE樹脂層で被覆された状態の
内管の外径よりやや大きめの内径を有するFEPまたは
PFA樹脂のチューブを用意し、多孔質PTFE樹脂層
で被覆された内管をこれに挿入し、その後240℃程度
の熱をかけてFEPまたはPFA樹脂チューブを熱収縮
させることにより、内管に対して多孔質PTFE樹脂層
およびFEPまたはPFA樹脂層が強固に固定した本発
明の断熱構造を得ることができる。また、FEPまたは
PFA樹脂のテープを用いて被覆層を形成する場合、厚
さ0.1〜0.5mm程度のテープを用いて内管をスパイ
ラルラッピングまたはシガレットラッピングした後同様
にこれを熱収縮させることにより本発明の断熱構造を固
定する。FEPまたはPFA樹脂層の厚さは、0.1〜
1.0mm、好ましくは0.1〜0.5mm程度に形成する
のが良い。
【0023】
【実施例】
(実施例1)内径13.7mm、外径21.7mm、長さ5
0cmのアルミニウム管の外周に、平均孔径0.5μm、
空孔率80%の多孔質PTFEフィルムを40枚重ねた
後これを360℃で熱融着して得られた厚さ1mmの多孔
質PTFE積層シートを4周シガレットラッピングし、
端部を粘着テープで仮止めした。
【0024】次いで、アルミニウム管の多孔質PTFE
積層シートで被覆した部分に内径30mm、肉厚0.5mm
のFEPチューブを被せた後、240℃、5分の熱処理
を行って、FEPチューブを熱収縮させ、多孔質PTF
E積層シートとFEPチューブがアルミニウム管に一体
に接合された本発明の断熱構造を得た。 (実施例2)実施例1と同じアルミニウム管の外周に、
内径22mm、肉厚3.8mmの多孔質PTFEチューブを
被せ、さらにその上に内径30mm、肉厚0.5mmのFE
Pチューブを被せた後、240℃、5分の熱処理を行っ
て、FEPチューブを熱収縮させ、多孔質PTFEチュ
ーブとFEPチューブがアルミニウム管に一体に接合さ
れた本発明の断熱構造を得た。
【0025】本発明の二重管式低温液化ガス気化器の断
熱構造よれば、耐薬品性、耐熱性に優れ、断熱性が高
く、しかも圧力変化にかかわらず安定した断熱性能が得
られることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(ア)(イ)はオープンラック式液化ガス気化
器を示す。
【図2】(ア)(イ)は二重管式低温液化ガス気化器の
二重管部分の断面図。
【図3】(ア)(イ)は従来の二重管式低温液化ガス気
化器の断熱構造を示す。
【図4】(ア)(イ)は内管に多孔質PTFEを被覆す
る方法を示す。
【符号の説明】
11…内管 12…外管 13…断熱材 A…液体 B…気体 21…多孔質PTFEフィルム(シート) 22…多孔質PTFEチューブ 23…FEPまたはPFA樹脂層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内管の一方の端部より内管内に低温液化
    ガスを供給し、該内管の他方の端部で反転させて内管と
    外管の間隙を通過させ、外管の外周を海水等により加熱
    することにより低温液化ガスを気化させる二重管式低温
    液化ガス気化器の断熱構造であって、前記内管の外周が
    多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂層で被覆され、
    該多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂層の外周がテ
    トラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重
    合体樹脂層またはテトラフルオロエチレン/パーフルオ
    ロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂層により被覆さ
    れていることを特徴とする二重管式低温液化ガス気化器
    の断熱構造。
  2. 【請求項2】 多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂
    層が多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂フィルムに
    よりスパイラルラッピングまたはシガレットラッピング
    されて形成されている請求項1記載の二重管式低温液化
    ガス気化器の断熱構造。
  3. 【請求項3】 多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂
    層が多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂チューブに
    より形成されている請求項1記載の二重管式低温液化ガ
    ス気化器の断熱構造。
  4. 【請求項4】 テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオ
    ロプロピレン共重合体樹脂層がテトラフルオロエチレン
    /ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂チューブによ
    り形成されている請求項1記載の二重管式低温液化ガス
    気化器の断熱構造。
  5. 【請求項5】 テトラフルオロエチレン/パーフルオロ
    アルキルビニルエーテル共重合体樹脂層がテトラフルオ
    ロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重
    合体樹脂チューブにより形成されている請求項1記載の
    二重管式低温液化ガス気化器の断熱構造。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101110846B1 (ko) 2010-02-04 2012-02-24 삼성중공업 주식회사 선박용 액화천연가스 저장탱크의 단열구조체
CN117419586A (zh) * 2023-12-19 2024-01-19 中国核动力研究设计院 一种单向微通道换热管组件及换热器
JP2024010548A (ja) * 2022-07-12 2024-01-24 中興化成工業株式会社 フッ素樹脂断熱製品

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