特許 7045230 オープンラック式熱交換装置の運転方法、及び、オープンラック式熱交換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-23

(45)【発行日】2022-03-31

(54)【発明の名称】オープンラック式熱交換装置の運転方法、及び、オープンラック式熱交換装置

(51)【国際特許分類】

   F28F 27/00 20060101AFI20220324BHJP

   F17C 9/02 20060101ALI20220324BHJP

   C23F 13/02 20060101ALI20220324BHJP

   F28F 19/06 20060101ALI20220324BHJP

   F28F 1/16 20060101ALI20220324BHJP

   F28D 3/02 20060101ALI20220324BHJP

【ＦＩ】

F28F27/00 511Z

F17C9/02

C23F13/02 E

C23F13/02 A

F28F19/06 A

F28F1/16 Z

F28D3/02

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018053884

(22)【出願日】2018-03-22

(65)【公開番号】P2019168119

(43)【公開日】2019-10-03

【審査請求日】2021-03-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000183369

【氏名又は名称】住友精密工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平山 敏弘

【審査官】藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１３８６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２４００７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０２９０９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５０７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３２５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０９６４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１５７００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１４８２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－００２２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１２０８７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｆ ２７／００

Ｆ１７Ｃ ９／０２

Ｃ２３Ｆ １３／０２

Ｆ２８Ｆ １９／０６

Ｆ２８Ｆ １／１６

Ｆ２８Ｄ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

低温液体又は気体を加熱する熱交換部と、熱媒体を前記熱交換部に供給する供給部とを備えたオープンラック式熱交換装置の運転方法であって、
前記熱交換部は、
低温液体又は気体が流れる下部ヘッダー管と、
その下端が前記下部ヘッダー管に接続されると共に、熱媒体がその表面に沿って流下する複数の伝熱管と、
前記伝熱管の上端が接続されると共に、前記伝熱管において加熱された流体が流れる上部ヘッダー管と、を有し、
前記熱交換部は、少なくとも一部の表面に形成された犠牲陽極層を有し、
前記下部ヘッダー管への低温液体の供給量を調整する工程と、
前記熱交換部の表面に氷が付着するように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整する工程と、を備え、
前記熱交換部の表面の氷が所定の厚み以下になると、前記熱交換部の表面に付着する氷が増えるように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を減らすことによって、氷の厚みを所定の厚みに維持するオープンラック式熱交換装置の運転方法。

【請求項2】

請求項１に記載のオープンラック式熱交換装置の運転方法において、
前記下部ヘッダー管の表面に氷が付着するように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整するオープンラック式熱交換装置の運転方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のオープンラック式熱交換装置の運転方法において、
前記伝熱管と前記下部ヘッダー管との接続部分に氷が付着するように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整するオープンラック式熱交換装置の運転方法。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載のオープンラック式熱交換装置の運転方法において、
前記伝熱管は、管状の本体と、前記本体の外周面から外方に突出する複数の放熱フィンとを有し、
前記放熱フィンと前記放熱フィンとの間の谷部に氷が付着するように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整するオープンラック式熱交換装置の運転方法。

【請求項5】

請求項４に記載のオープンラック式熱交換装置の運転方法において、
前記谷部に付着する氷の高さが、前記下部ヘッダー管から３００ｍｍ以上の高さとなるように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整するオープンラック式熱交換装置の運転方法。

【請求項6】

低温液体又は気体を加熱する熱交換部と、
前記熱交換部に熱媒体を供給する供給部と、を備え、
前記熱交換部は、
低温液体又は気体が流れる下部ヘッダー管と、
その下端が前記下部ヘッダー管に接続されると共に、熱媒体がその表面に沿って流下する複数の伝熱管と、
前記伝熱管の上端が接続されると共に、前記伝熱管において加熱された流体が流れる上部ヘッダー管と、を有し、
前記熱交換部は、少なくとも一部の表面に形成された犠牲陽極層を有し、
前記供給部は、前記熱交換部の表面に氷が付着するように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整するよう構成され、
前記供給部は、前記熱交換部の表面の氷が所定の厚み以下になると、前記熱交換部の表面に付着する氷が増えるように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を減らすことによって、氷の厚みを所定の厚みに維持するオープンラック式熱交換装置。

【請求項7】

請求項６に記載のオープンラック式熱交換装置において、
前記供給部は、前記下部ヘッダー管の表面に氷が付着するように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整するオープンラック式熱交換装置。

【請求項8】

請求項６又は７に記載のオープンラック式熱交換装置において、
前記供給部は、前記伝熱管と前記下部ヘッダー管との接続部分に氷が付着するように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整するオープンラック式熱交換装置。

【請求項9】

請求項６～８のいずれか１項に記載のオープンラック式熱交換装置において、
前記伝熱管は、管状の本体と、前記本体の外周面から外方に突出する複数の放熱フィンとを有し、
前記供給部は、前記放熱フィンと前記放熱フィンとの間の谷部に氷が付着するように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整するオープンラック式熱交換装置。

【請求項10】

請求項９に記載のオープンラック式熱交換装置において、
前記供給部は、前記谷部に付着する氷の高さが、前記下部ヘッダー管から３００ｍｍ以上の高さとなるように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整するオープンラック式熱交換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示する技術は、オープンラック式熱交換装置の運転方法、及び、オープンラック式熱交換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、オープンラック式熱交換装置の一つとしてのオープンラック式気化器が記載されている。オープンラック式気化器は、アルミニウム合金により構成された伝熱管を複数並べて熱交換パネルとし、各伝熱管内に液化天然ガスを流すと共に、熱交換パネルの表面に、熱媒体としての海水を流下させる。

【0003】

伝熱管や、伝熱管の下端が接続される下部ヘッダー管の腐食を防止するために、特許文献１のオープンラック式気化器においては、伝熱管の表面や下部ヘッダー管の表面に、伝熱管等よりも卑な金属からなる犠牲陽極層を形成している。犠牲陽極層は、例えば溶射によって形成される。また、犠牲陽極層は、伝熱管の外周を覆うクラッド材によって構成されることもある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－２４００７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、伝熱管や下部ヘッダー管に形成した犠牲陽極層は、オープンラック式熱交換装置を稼働している間に、海水中に含まれる砂や貝等によって機械的に摩耗（エロージョン）する、又は、海水と触れることによって化学的に腐食（コロージョン）することにより損耗してしまう。さらに、エロージョンとコロージョンの複合作用により、犠牲陽極層が激しく損耗することもある。

【0006】

犠牲陽極層が損耗すると、犠牲陽極層は溶射によって補修される。犠牲陽極層が損耗しやすいと犠牲陽極層の補修頻度が高くなるため、オープンラック式熱交換装置のメンテナンス性が悪化してしまう。

【0007】

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、オープンラック式熱交換装置において犠牲陽極層の損耗を抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願発明者は、オープンラック式熱交換装置の稼働中に、熱交換部の表面に、熱媒体による氷を付着させると、熱媒体が犠牲陽極層に直接かつ継続的に当たらなくなって、犠牲陽極層の損耗を抑制することができることを見出し、ここに開示する技術を完成させるに至った。

【0009】

具体的に、ここに開示する技術は、低温液体又は気体を加熱する熱交換部と、熱媒体を前記熱交換部に供給する供給部とを備えたオープンラック式熱交換装置の運転方法に係る。

【0010】

前記熱交換部は、低温液体又は気体が流れる下部ヘッダー管と、その下端が前記下部ヘッダー管に接続されると共に、熱媒体がその表面に沿って流下する複数の伝熱管と、前記伝熱管の上端が接続されると共に、前記伝熱管において加熱された流体が流れる上部ヘッダー管と、を有し、前記熱交換部は、少なくとも一部の表面に形成された犠牲陽極層を有する。

【0011】

そして、オープンラック式熱交換装置の運転方法は、前記下部ヘッダー管への低温液体の供給量を調整する工程と、前記熱交換部の表面に氷が付着するように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整する工程と、を備えている。

【0012】

ここで、オープンラック式熱交換装置は、低温液体を加熱して気体にする気化器であってもよいし、低温液体又は気体を昇温する昇温器であってもよい。また、犠牲陽極層は、熱交換部の全体に形成されていてもよいし、少なくとも熱媒体に触れる、又は、触れる可能性のある箇所に形成されていてもよい。

【0013】

熱交換部の表面に氷が付着していると、犠牲陽極層の上に氷があるため、伝熱管に沿って流下する熱媒体（例えば海水）は氷の表面に当たるが、下部ヘッダー管の表面や伝熱管の表面に形成した犠牲陽極層には、熱媒体が直接、当たり難くなる。オープンラック式熱交換装置の稼働中に、熱交換部の表面に氷が付着していると、エロージョン若しくはコロージョン、又は、エロージョンとコロージョンの複合作用により、犠牲陽極層が損耗してしまうことが抑制される。

【0014】

熱交換部の表面に付着させる氷の厚みは、一例として、０．５ｍｍ以上としてもよい。本願発明者の検討によると、氷の厚みが０．５ｍｍ以上あれば、犠牲陽極層を、効果的に保護することができる。

【0015】

熱交換部の表面に氷が付着するように熱交換部へ供給する熱媒体の供給量を調整すると、犠牲陽極層の損耗が抑制されるため、犠牲陽極層の補修頻度が低くなり、オープンラック式熱交換装置のメンテナンス性が良好になる。

【0016】

前記のオープンラック式熱交換装置の運転方法において、前記熱交換部の表面の氷が所定の厚み以下になると、前記熱交換部の表面に付着する氷が増えるように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を減らすことによって、氷の厚みを所定の厚みに維持する。

【0017】

従来においては、熱交換部の表面に氷が付着すると伝熱面積が低下し熱交換部の伝熱性能が低下するという理由により、熱交換部の表面に付着した氷がなくなる方向に熱交換部への熱媒体の供給量を調整、具体的には、熱交換部への熱媒体の供給量を増やしていた。

【0018】

これとは逆に、本構成は、熱交換部の表面の氷が所定の厚み以下になると、熱交換部への熱媒体の供給量を減らす。「所定の厚み」は、例えばゼロとしてもよい。また、「所定の厚み」は、前述した０．５ｍｍとしてもよい。熱交換部の表面に氷が無い、又は、氷の厚みが所定厚み以下になると、熱交換部への熱媒体の供給量を減らすことにより、熱交換部への入熱量が減って熱交換部の温度が下がる。その結果、熱交換部の表面に氷を付着させることができる、又は、表面に付着した氷を厚くすることができる。オープンラック式熱交換装置の稼働中に、熱交換部の表面に氷が付着している状態を維持することにより、犠牲陽極層が損耗してしまうことを、効果的に抑制することができる。

【0019】

尚、「前記熱交換部の表面に付着する氷が増えるように」することには、前記熱交換部の表面に氷が付着していないときに、氷を付着させること、及び、表面に氷が付着しているときに、その氷を厚くすること、の両方を含んでいる。

【0020】

前記のオープンラック式熱交換装置の運転方法において、前記下部ヘッダー管の表面に氷が付着するように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整する、としてもよい。

【0021】

伝熱管の下端が接続される下部ヘッダー管の表面には、伝熱管を流下する熱媒体が勢いよく衝突するため、犠牲陽極層が損耗しやすい。下部ヘッダー管の表面に氷が付着していると、下部ヘッダー管の表面に設けた犠牲陽極層の損耗を、効果的に抑制することができる。

【0022】

より詳細には、下部ヘッダー管の上部の表面に氷が付着するように、熱交換部への熱媒体の供給量を調整してもよい。下部ヘッダー管の上部は、例えば下部ヘッダー管の横断面において上側の半円部としてもよい。下部ヘッダー管の上部は、下部ヘッダー管の下部と比較して、熱媒体が直接当たりやすいから、下部よりも犠牲陽極層が損耗しやすい。下部ヘッダー管の上部の表面に氷を付着させることにより、下部ヘッダー管において犠牲陽極層が損耗しやすい箇所を効果的に保護することができる。

【0023】

また、オープンラック式熱交換装置では、低温液体は、熱交換部における伝熱管において加熱されればよく、下部ヘッダー管は、低温液体の加熱には大きく寄与しない。従って、下部ヘッダー管の表面に氷を付着させることは、オープンラック式熱交換装置の性能にはほとんど影響を及ぼさない。つまり、オープンラック式熱交換装置において、下部ヘッダー管の表面に氷が付着することは、許容することができる。

【0024】

前記のオープンラック式熱交換装置の運転方法において、前記伝熱管と前記下部ヘッダー管との接続部分に氷が付着するように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整する、としてもよい。

【0025】

伝熱管と下部ヘッダー管との接続部分には、伝熱管の表面に沿って流下する熱媒体が集まりやすく、流れが乱れることにより犠牲陽極層が損耗しやすい。当該接続部分に氷を付着させることにより、この接続部分に設けた犠牲陽極層の損耗を、効果的に抑制することができる。

【0026】

また、伝熱管と下部ヘッダー管との接続部分も低温液体の加熱には大きく寄与しないため、オープンラック式熱交換装置において、接続部分に氷が付着することは許容することができる。

【0027】

尚、前記構成のオープンラック式熱交換装置は、下部ヘッダー管において低温液体が流れ、上部ヘッダー管において加熱された流体が流れるため、熱交換部の下部は相対的に温度が低く、熱交換部の上部は相対的に温度が高い。下部ヘッダー管及び／又は伝熱管と下部ヘッダー管との接続部分は、氷が付着しやすい。前記構成のオープンラック式熱交換装置は、犠牲陽極層が損耗しやすい箇所を、表面に付着した氷によって保護を防止する上で、有利である。

【0028】

前記伝熱管は、管状の本体と、前記本体の外周面から外方に突出する複数の放熱フィンとを有し、前記オープンラック式熱交換装置の運転方法において、前記放熱フィンと前記放熱フィンとの間の谷部に氷が付着するように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整する、としてもよい。

【0029】

複数の放熱フィンを有する伝熱管において、放熱フィンと放熱フィンとの間の谷部には、伝熱管の表面に沿って流下する熱媒体が集まりやすく、流れが乱れる結果、犠牲陽極層が損耗しやすい。

【0030】

そこで、伝熱管の谷部に氷を付着させることによって、谷部における犠牲陽極層の損耗を抑制することができる。

【0031】

前記オープンラック式熱交換装置において、前記谷部に付着する氷の高さが前記下部ヘッダー管から３００ｍｍ以上の高さとなるように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整する、としてもよい。

【0032】

熱交換部における下部の方が、上部よりも、熱媒体が勢いよく当たるため、犠牲陽極層は、熱交換部における下部の方が上部よりも損耗しやすい。少なくとも、下部ヘッダー管から３００ｍｍの高さまで、谷部に氷を付着させると、谷部に設けた犠牲陽極層の損耗を、効果的に抑制することができる。

【0033】

前述したように、熱交換部の下部は相対的に温度が低く、熱交換部の上部は相対的に温度が高いため、伝熱管の谷部においても下部の方が、氷が付着しやすい。よって、効率的に、谷部に設けた犠牲陽極層の損耗を抑制することができる。

【0034】

ここに開示するオープンラック式熱交換装置は、低温液体又は気体を加熱する熱交換部と、前記熱交換部に熱媒体を供給する供給部と、を備える。

【0035】

そして、前記熱交換部は、低温液体又は気体が流れる下部ヘッダー管と、その下端が前記下部ヘッダー管に接続されると共に、熱媒体がその表面に沿って流下する複数の伝熱管と、前記伝熱管の上端が接続されると共に、前記伝熱管において加熱された流体が流れる上部ヘッダー管と、を有し、前記熱交換部は、少なくとも一部の表面に形成された犠牲陽極層を有し、前記供給部は、前記熱交換部の表面に氷が付着するように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整するよう構成されている。

【0036】

この構成によると、前記と同様に、熱交換部の表面に付着した氷が、犠牲陽極層を保護することにより、犠牲陽極層が損耗してしまうことを抑制することができる。

【0037】

前記供給部は、前記熱交換部の表面の氷が所定の厚み以下になると、前記熱交換部の表面に付着する氷が増えるように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を減らすことによって、氷の厚みを所定の厚みに維持する。

【0038】

前記供給部は、前記下部ヘッダー管の表面に氷が付着するように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整する、としてもよい。

【0039】

前記供給部は、前記伝熱管と前記下部ヘッダー管との接続部分に氷が付着するように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整する、としてもよい。

【0040】

前記伝熱管は、管状の本体と、前記本体の外周面から外方に突出する複数の放熱フィンとを有し、前記供給部は、前記放熱フィンと前記放熱フィンとの間の谷部に氷が付着するように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整する、としてもよい。

【0041】

前記供給部は、前記谷部に付着する氷の高さが、前記下部ヘッダー管から３００ｍｍ以上の高さとなるように、前記熱交換部への熱媒体の供給量を調整する、としてもよい。

【発明の効果】

【0042】

以上説明したように、前記のオープンラック式熱交換装置の運転方法、及び、オープンラック式熱交換装置によると、犠牲陽極層の損耗を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】図１は、オープンラック式熱交換装置の構成を、簡略的に示す図である。

【図2】図２は、熱交換パネルの構成を例示する、図１のII－II線端面図である。

【図3】図３は、伝熱管と下部ヘッダー管との接続部分の構成を例示する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0044】

以下、ここに開示するオープンラック式熱交換装置及びオープンラック式熱交換装置の運転方法について、図面を参照しながら詳細に説明をする。尚、以下の説明は例示である。

【0045】

（オープンラック式熱交換装置の構成）
図１は、オープンラック式熱交換装置の一つとしてのオープンラック式気化器（Open Rack Vaporizer：以下、ＯＲＶ）１の全体構成を示している。このＯＲＶ１は、低温液体である液化天然ガス（ＬＮＧ）を、熱媒体としての海水によって加熱して気化する装置である。図１は、ＯＲＶ１の要部を構成する熱交換パネル３とそれに付帯する設備とを示している。ＯＲＶ１は、上下方向に伸びる伝熱管２を、水平方向に複数本、並設してパネル状にした熱交換パネル３を備えている。図示は省略するが、ＯＲＶ１は、熱交換パネル３を、仕様に応じて、複数、並列に配置して構成される。

【0046】

熱交換パネル３の上側には、水平に伸びる上部ヘッダー管４が配設されている。熱交換パネル３の下側には、上部ヘッダー管４に平行となるように、水平に伸びる下部ヘッダー管５が配設されている。各伝熱管２は、その上端が上部ヘッダー管４に接続され、その下端が下部ヘッダー管５に接続されている。伝熱管２は、上部ヘッダー管４と下部ヘッダー管５とを互いに連通させる。

【0047】

上部ヘッダー管４は、上部マニホールド６に連通している。下部ヘッダー管５は、下部マニホールド７に連通している。

【0048】

熱交換パネル３の上部には、水平方向に伸びるトラフ８が、伝熱管２に隣接して配設されている。トラフ８には、配水管８１が接続されている。配水管８１に接続されたポンプ９１が運転することによって、トラフ８に海水が供給される。トラフ８からあふれ出た海水は、熱交換パネル３（つまり、伝熱管２）の表面に沿って流れ落ちる。

【0049】

ＬＮＧは、下部マニホールド７を経て下部ヘッダー管５に供給され、伝熱管２内に流入する。伝熱管２内に流入したＬＮＧは、熱交換パネル３の表面に沿って流れ落ちる海水と熱交換することによって気化し、ＮＧとなって、伝熱管２の上端部から上部ヘッダー管４に流出する。上部ヘッダー管４に流出したＮＧは、上部マニホールド６を通じて外部に送り出される。

【0050】

伝熱管２は、図２に例示するように、円管状の本体２１と、本体２１の外周面から径方向の外方に向かって、放射状に広がる複数の放熱フィン２２とを含んで構成されている。各放熱フィン２２は、本体２１の外周面に対して、直交している。各放熱フィン２２は、上下方向に延びている。尚、放熱フィン２２は、図３に示すように、伝熱管２の下端部には設けられていない。同様に、放熱フィン２２は、図示は省略するが、伝熱管２の上端部にも設けられていない。水平方向に隣り合う伝熱管２は、互いに接している。

【0051】

図３は、下部ヘッダー管５の横断面を例示している。下部ヘッダー管５は、図例では円管状に構成されている。尚、下部ヘッダー管５は、円管状に限らない。下部ヘッダー管５は、横断面が、例えば楕円状の管としてもよい。下部ヘッダー管５は、例えばアルミニウム合金から構成されている。

【0052】

上部ヘッダー管４、下部ヘッダー管５、及び、伝熱管２によって、低温液体を加熱する熱交換部１１が構成されている。

【0053】

図示は省略するが、伝熱管２の表面、及び、下部ヘッダー管５の表面には、犠牲陽極層が形成されている。犠牲陽極層は、例えば溶射によって伝熱管２の表面、及び、下部ヘッダー管５の表面に形成されていてもよい。また、伝熱管２の表面、及び、下部ヘッダー管５の表面にクラッド材を設けることによって、犠牲陽極層を形成してもよい。さらに、溶射により形成する犠牲陽極層と、クラッド材による犠牲陽極層とを、熱交換部１１の部位毎に、適宜選択してもよい。

【0054】

図１に示すように、ＯＲＶ１は、ポンプ９１の運転を制御するコントローラ９２を備えている。コントローラ９２は、詳細は後述するが、センサ９３からの信号に基づいて、例えばポンプ９１の回転数を変更することにより熱交換部１１への海水の供給量を調整する。トラフ８と、配水管８１と、ポンプ９１と、コントローラ９２とによって、海水を熱交換部１１に供給する供給部１２が構成されている。

【0055】

センサ９３は、熱交換部１１の表面に対する氷の付着状態を検出するセンサである。センサ９３は、例えば熱交換部１１の温度分布を検知する赤外線センサとしてもよい。コントローラ９２は、熱交換部１１の温度に基づいて、熱交換部１１の表面に氷が付着しているか否かを推定することができる。また、センサ９３は、熱交換パネル３の表面を撮像する画像センサとしてもよい。コントローラ９２は、センサ９３からの画像情報に基づいて、熱交換部１１の表面に氷が付着しているか否かを推定してもよい。また、熱交換部１１の表面に、温度の高低に応じて色が変化する塗料を塗っておき、熱交換部１１の表面を撮像した画像に基づいて、コントローラ９２は、熱交換部１１の温度状態を把握して、表面に氷が付着しているか否かを推定するようにしてもよい。

【0056】

（オープンラック式熱交換装置の運転）
このＯＲＶ１の運転は、熱交換部１１の表面における氷の状態を検出し（検出手段）、熱交換部１１の表面に氷が付着するように、熱交換部１１へ海水を供給する供給手段の供給量を調整する（制御手段）ことを特徴とする。つまり、ＯＲＶ１の稼働中は、天然ガスの要求量（需要量）に応じて、下部ヘッダー管５へのＬＮＧの供給量が調整される。そして、コントローラ９２は、ＯＲＶ１の稼働中に、熱交換部１１の表面に氷が付着するように、ポンプ９１を通じて、熱交換部１１への海水の供給量を調整する。

【0057】

より詳細に、コントローラ９２は、熱交換部１１の表面の氷が所定の厚み以下になると、熱交換部１１への海水の供給量を減らす。こうすることで、熱交換部１１への入熱量が減るから、熱交換部１１の表面に氷が付着するようになる、又は、熱交換部１１の表面に付着した氷が厚くなる。例えば夏場は、海水の温度が相対的に高いため、熱交換部１１への海水の供給量を、冬場と同程度に設定すると、熱交換部１１の表面に氷が付着しない、又は、付着した氷が薄くなる。その場合に、熱交換部１１への海水の供給量を減らすことにより、熱交換部１１の表面に氷が付着するようになる、又は、熱交換部１１の表面に付着した氷が厚くなる。

【0058】

ＯＲＶ１の稼働中に、熱交換部１１の表面に氷を付着させることによって、犠牲陽極層の上に氷が存在する。熱交換パネル３の表面を流下する海水が、伝熱管２や下部ヘッダー管５の犠牲陽極層に直接当たることが防止される。ＯＲＶ１の稼働中に、熱交換部１１の表面に氷が付着した状態を維持すると、伝熱管２や下部ヘッダー管５に形成した犠牲陽極層の損耗を抑制することができる。犠牲陽極層が損耗したときには、例えば溶射によって犠牲陽極層を補修しなければならないが、犠牲陽極層の損耗を抑制することにより、補修頻度を低くすることができる。ＯＲＶ１のメンテナンス性を向上させることができる。

【0059】

ここで、コントローラ９２は特に、ＯＲＶ１の稼働中に、下部ヘッダー管５の表面に氷が付着するように、熱交換部１１への海水の供給量を調整してもよい。下部ヘッダー管５の表面には、熱交換パネル３の表面を流下する海水が勢いよく衝突するため、下部ヘッダー管５の表面に形成した犠牲陽極層は損耗しやすい。下部ヘッダー管５の表面に氷が付着するように、コントローラ９２が熱交換部１１への海水の供給量を調整することにより、犠牲陽極層の損耗を効果的に抑制することができる。下部ヘッダー管５の表面のうちでも特に、下部ヘッダー管５の上部に氷が付着するようにしてもよい。下部ヘッダー管５の上部は、下部よりも犠牲陽極層が損耗しやすいためである。尚、ここで言う「上部」は、図３にθで示す、下部ヘッダー管５の横断面において、上側の半円部（つまり、θ＝１８０°）としてもよい。

【0060】

下部ヘッダー管５は、ＬＮＧの加熱には大きく寄与しない部位である。下部ヘッダー管５の表面に氷が付着していても、ＯＲＶ１の性能には、ほとんど影響を及ぼさない。

【0061】

コントローラ９２はまた、ＯＲＶ１の稼働中に、伝熱管２と下部ヘッダー管５との接続部分２４に氷が付着するように、熱交換部１１への海水の供給量を調整してもよい。伝熱管２と下部ヘッダー管５との接続部分２４は、図３に示すように、伝熱管２において放熱フィン２２を形成していない下端部と、伝熱管２と下部ヘッダー管５との接続箇所とを含む部位としてもよい。伝熱管２と下部ヘッダー管５との接続部分２４にも、熱交換パネル３を流下する海水が集まり流れが乱れるため、犠牲陽極層が海水の乱流により損耗しやすいが、当該接続部分２４に氷を付着させることにより、この接続部分２４に設けた犠牲陽極層の損耗を、効果的に抑制することができる。

【0062】

また、この接続部分２４もＬＮＧの加熱には大きく寄与しないため、接続部分２４に氷が付着することは許容することができる。

【0063】

図１に示す構成のＯＲＶ１では、下部ヘッダー管５内を低温のＬＮＧが流れるため、熱交換部１１の下部の方が低温で、熱交換部１１の上部の方が高温になる。そのため、熱交換部１１における下部の方、つまり、下部ヘッダー管５や伝熱管２と下部ヘッダー管５との接続部分２４は、氷が付着しやすい。ＯＲＶ１は、表面に付着した氷によって犠牲陽極層の損耗を防止する上で有利な構成を有している。

【0064】

コントローラ９２はまた、ＯＲＶ１の稼働中に、伝熱管２における放熱フィン２２と放熱フィン２２との間の谷部２３（図２参照）に氷が付着するように、熱交換部１１への海水の供給量を調整してもよい。尚、図２においては、一部の谷部２３について符号を省略している。

【0065】

放熱フィン２２と放熱フィン２２との間の谷部２３には、熱交換パネル３の表面に沿って流下する海水が集まりやすく、海水の流れが乱れる結果、犠牲陽極層が損耗しやすい。伝熱管２の谷部２３に氷を付着させることによって、谷部２３において犠牲陽極層が損耗することを抑制することができる。

【0066】

コントローラ９２は、谷部２３に付着する氷の高さＨ（図１参照）が、下部ヘッダー管５から３００ｍｍ以上の高さとなるように、熱交換部への海水の供給量を調整してもよい。尚、「下部ヘッダー管５から」とは、下部ヘッダー管５と伝熱管との接続位置から、としてもよい。

【0067】

熱交換部１１における下部の方が、上部よりも、海水が勢いよく当たるため、犠牲陽極層は、熱交換部１１における下部の方が上部よりも損耗しやすい。少なくとも、下部ヘッダー管５から３００ｍｍの高さまで、谷部２３に氷を付着させると、谷部２３に設けた犠牲陽極層の損耗を、効果的に抑制することができる。また、前述の通り、熱交換部１１の下部の方が氷が付着しやすいため、谷部２３においても、犠牲陽極層が損耗しやすい下部を氷によって効果的に保護することができる。

【0068】

ここで、熱交換部１１の表面に付着させる氷の厚みは、一例として、０．５ｍｍ以上としてもよい。本願発明者の検討によると、氷の厚みが０．５ｍｍ以上あれば、犠牲陽極層を、効果的に保護することができる。また、谷部２３に設ける氷の厚みは、厚すぎると伝熱管２の表面積を小さくしてしまうため、伝熱性能を低下させてしまう。谷部２３に設ける氷の厚みは、所定の厚み以下に制限するようにしてもよい。

【0069】

検出手段は、例えば下部ヘッダー管５から３００ｍｍの高さ位置において、熱交換部１１の氷の状態（つまり、氷の厚み、又は、氷の有無）を検出してもよい。また、検出手段は、例えば伝熱管２において放熱フィン２２を形成していない下端部において、熱交換部１１の氷の状態を検出してもよい。

【0070】

尚、コントローラ９２は、ポンプ９１の運転（つまり、回転数）を制御することによって、熱交換部１１に対する海水の供給量を調整しているが、海水の供給量を調整する構成は、この構成に限らない。例えば、ポンプ９１と熱交換部１１との間にバルブを介設し、コントローラ９２は、バルブの制御によって、熱交換部１１に対する海水の供給量を調整してもよい。具体的には、ポンプ９１と熱交換部１１との間に開度調整バルブを介設し、コントローラ９２は、当該開度調整バルブの開度を制御することによって、熱交換部１１に対する海水の供給量を調整してもよい。また、ポンプ９１と熱交換部１１との間に、熱交換部１１をバイパスするバイパス管を接続し、コントローラ９２は、熱交換部１１側とバイパス側との間における海水の供給割合をバルブの制御によって調整することで、熱交換部１１に対する海水の供給量を調整してもよい。

【0071】

さらに、前記の構成では、センサ９３からの信号に基づいてコントローラ９２が、熱交換部１１に対する海水の供給量を調整しているが、例えば、オペレータが、熱交換部１１の表面に対する氷の付着状態を確認して、熱交換部１１に対する海水の供給量を調整してもよい。

【符号の説明】

【0072】

１ オープンラック式気化器（オープンラック式熱交換装置）
１１ 熱交換部
１２ 供給部
２ 伝熱管（熱交換部）
２１ 本体
２２ 放熱フィン
２３ 谷部
２４ 接続部分
４ 上部ヘッダー管（熱交換部）
５ 下部ヘッダー管（熱交換部）
８ トラフ（供給部）
８１ 配水管（供給部）
９１ ポンプ（供給部）
９２ コントローラ（供給部）

【図1】

【図2】

【図3】