低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置及び氷着状態確認方法
【課題】低温液化ガス気化用伝熱管表面の氷着状態を正確且つ容易に確認できるようにする。
【解決手段】ジグ１０は、伝熱管２の表面に接触させるための接触部１１と、接触部１１を保持するロッド１２と、接触部１１とロッド１２との間に介在する変形部１３とを備えている。変形部１３は、接触部１１と伝熱管２の表面との接触状態に応じて変形すると共に接触部１１が伝熱管２と接触しない場合には元の形状に復元する。
【解決手段】ジグ１０は、伝熱管２の表面に接触させるための接触部１１と、接触部１１を保持するロッド１２と、接触部１１とロッド１２との間に介在する変形部１３とを備えている。変形部１３は、接触部１１と伝熱管２の表面との接触状態に応じて変形すると共に接触部１１が伝熱管２と接触しない場合には元の形状に復元する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態を確認するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海水を加熱源とするオープンラック式ＬＮＧ（液化天然ガス）気化器においては、海水温度が低い時にＬＮＧの負荷に対する海水の散水量が不足すると、ＬＮＧ気化用伝熱管の温度が次第に下降して当該伝熱管表面に氷着が発生する。また、このような氷着は、エアフィン式ＬＮＧ気化器においても、空気中の水蒸気に起因して生じる場合があるし、ＬＮＧに限らず低温の液化ガスの気化器全般において生じる場合がある。
【０００３】
この氷着を放置しておくと、ＬＮＧ気化用伝熱管等の低温液化ガス気化用伝熱管の下流側（アップフロー型では伝熱管上部）に接続された常温配管（気化した液化ガス用の配管）へ低温液が流入する危険性があると共に、複数の低温液化ガス気化用伝熱管が並列されてなる気化器パネルの温度分布が不均一となって当該気化器パネルの変形の原因となる応力が発生する危険性がある。
【０００４】
そこで、従来は、監視員がパトロールして低温液化ガス気化用伝熱管の表面における氷着状態を目視により確認していた。
【０００５】
また、これまでに、気化器パネルの適所に温度センサを設置して気化器パネル表面の温度分布を監視する方法や、気化器パネルを赤外線カメラによって撮影した温度画像を監視する方法等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−７７５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＬＮＧ気化用伝熱管等の低温液化ガス気化用伝熱管の表面における氷着領域の範囲、特に、伝熱管端部からの氷着領域の長さ（以下、アップフロー型気化器を前提として氷着高さという）は、低温液化ガス気化器の性能確認及び異常判定の基準として用いることが可能であるが、そのためには、氷着高さを正確に測定して定量的に評価する必要がある。
【０００８】
しかしながら、低温液化ガス気化用伝熱管の表面における氷着状態を目視により監視する場合、数ｍｍ以上の厚い氷は白っぽく見えるため、確認容易である一方、１ｍｍ程度以下の薄い氷は透明であるため、確認困難である。また、目視による監視は、天候等に起因する周囲の明るさの変化や海水の散水量の増減等の影響を受けやすいという欠点もある。従って、目視により氷着高さを正確に評価することは困難である。
【０００９】
また、温度センサにより得られた温度分布を監視する場合、温度分布を正確に求めるためには多数の温度センサを気化器パネルに取り付ける必要があるが、これは試験時等を除いて実用的ではない上に、監視コストの増大という欠点もある。
【００１０】
また、赤外線カメラによって撮影した温度画像を監視する場合、温度異常の大雑把な検知は可能であるものの、氷着高さを正確に測定することは困難である。従って、氷着高さのアンバランス、及び当該アンバランスにより生じる応力に起因する気化器パネルの変形の危険性等を検知することは困難である。
【００１１】
前記に鑑み、本発明は、ＬＮＧ気化用伝熱管等の低温液化ガス気化用伝熱管の表面における氷着状態を正確且つ容易に確認できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本願発明者らは、まず、ＬＮＧ気化用伝熱管等の低温液化ガス気化用伝熱管の表面に沿って指を滑らせると、指触りの違いに基づいて低温液化ガス気化用伝熱管の金属表面と氷着領域表面との境界（つまり氷着領域の上端）を簡単に識別できることに着目した。
【００１３】
しかし、ＬＮＧ気化用伝熱管等の低温液化ガス気化器は複数の気化器パネルから構成されており、各気化器パネルは数メートルの高さを持つと共に、熱源として海水を用いる場合には気化器パネル表面の氷着領域は−２℃程度以下の温度であるため、このような気化器パネル表面の多数箇所を指で触れて氷着状態を確認することは困難である。
【００１４】
そこで、本願発明者らは、指に代わる低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置を開発するために試行錯誤を重ねた結果、伝熱管の表面に接触させる接触部と当該接触部を保持するロッド（つまり「持ち手」）とを備えていると共に接触部とロッドとの間に伝熱管との接触状態に応じて変形可能であり且つ非接触の場合には元の形状に復元可能な変形部を有する氷着状態確認装置（以下、ジグと称する）の開発に成功した。
【００１５】
図１０（ａ）及び（ｂ）は、氷着面のように抵抗の少ない状態を模擬したテープ貼着領域（スリップ領域）、及び、伝熱管金属表面のように抵抗の生じやすい状態を模擬したサンドペーパー貼着領域（ドラッグ領域）のそれぞれを本発明のジグ（図１０（ａ）及び（ｂ）に示すジグは一例）を用いて触診している様子を示す模式図である。また、図１１（ａ）〜（ｈ）は、図１０（ａ）及び（ｂ）に示す触診の結果得られた歪み量の時間変化を示す図である。尚、図１１（ａ）〜（ｈ）において、「地金」は、前述のテープ及びサンドペーパーが貼着されていない部分の下地表面を、「Ｆｒｅｅ」は、ジグを空中に浮かしてジグに荷重がかからない状態をそれぞれ示している。
【００１６】
図１１（ａ）〜（ｈ）に示すように、本発明のジグを用いることにより、特に、本発明のジグを順方向に操作することにより、スリップ領域とドラッグ領域との差が明りょうになるので、接触対象の表面状態の変化を明らかに識別できることが分かる。
【００１７】
図１２は、本発明のジグ（図１２に示すジグは一例）と対象物との接触により生じる「曲げ歪み量」及び「軸歪み量」を測定している様子を示す模式図である。また、図１３（ａ）及び（ｂ）は、図１２に示す触診を伝熱管金属表面及び氷表面のそれぞれに対して行うことにより得られた「曲げ歪み量」及び「軸歪み量」の時間変化を示す図である。尚、図１３（ａ）及び（ｂ）において、「Ｆｒｅｅ」は、ジグが接触対象に接触していない状態を、「Ｈｏｌｄ」は、ジグを接触対象に押し付けたまま動かさない状態をそれぞれ示している（「Ｐｕｓｈ」、「Ｐｕｌｌ」については図１２参照）。
【００１８】
図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明のジグを用いることにより、特に「曲げ歪み量」の平均値や振幅について、「伝熱管金属表面」及び「氷表面」で有意な違いが生じていることが分かる。
【００１９】
図１４に示す異なる３種類の形状を持つ本発明のジグを、伝熱管における金属表面と氷着領域表面との間を往復するように操作した場合における「曲げ歪み量」の平均値及び変動幅のそれぞれの変化を図１５（ａ）及び（ｂ）に示している。図１４に示すように、ジグ１の変形部には、比較的大きい曲率半径ρを持つ１段曲げが設けられており、ジグ２の変形部には、比較的小さい曲率半径ρを持つ１段曲げが設けられており、ジグ３の変形部には、２段曲げが設けられている。尚、図１６は、「曲げ歪み量」の変動幅の定義を示している。
【００２０】
図１５（ａ）に示すように、図１４に示すジグ１〜３を伝熱管の表面（非氷着領域）に沿ってPush方向に移動させた場合とPull方向に移動させた場合とで「曲げ歪み量」の平均値は大きく変化する。一方、氷着領域ではいずれの方向に移動させても「曲げ歪み量」の平均値はあまり変わらない。また、氷着領域における「曲げ歪み量」の平均値の絶対値が小さいことから、氷着領域の摩擦抵抗が小さいことが分かる。
【００２１】
また、図１５（ｂ）に示すように、「曲げ歪み量」の変動幅については、氷着領域側から非氷着領域側へ移動させた場合に大きな変化が得られること、及び、曲率半径の異なる１段曲げが設けられたジグ１とジグ２とを比べると、ジグ１の方が変動幅の変化が大きくて氷着状態の確認が容易になることが分かる。
【００２２】
本願発明者らは、変形部に設ける曲げの曲率半径を変化させた種々のジグを用いた一連の試験を行うことによって、変形部の直径、長さ、曲げ方等に応じて、最も氷着状態を確認し易い曲率半径（つまり、変形部の反り）が存在することを見出した。一例として、図１４に示すジグ１〜３の変形部の直径、長さ及び材質の場合には、１段曲げならジグ１が、２段曲げならジグ３がそれぞれ最適であったが、ジグ３の方が氷着状態を比較的確認しやすかった。変形部に２段曲げを設けたジグ３の場合、曲げの曲率半径はジグ１よりも小さくなるものの、氷着領域側から非氷着領域側へジグ３を移動させた場合（「前進」）における「曲げ歪み量」の変動幅の変化はジグ１と同程度に大きく、さらに、非氷着領域側から氷着領域側へジグ３を移動させた場合（「後退」）にも比較的大きな変化を示した。このことから、変形部に１段曲げを設けた場合には、主として「前進」時における「曲げ歪み量」の変化に基づいて氷着領域の先端を探すことが容易であるのに対して、変形部に２段曲げを設けた場合には、「前進」時に加えて、「後退」時における「曲げ歪み量」の変化も補助的に感知可能であり、氷着状態の確認をより容易に行えることが分かる。尚、ジグ３を用いる場合には、図１５（ａ）に示すように、氷着領域と非氷着領域との間で「曲げ歪み量」の平均値の差が比較的大きくなるので、各領域の摩擦抵抗の違いも氷着領域の先端の検出に寄与すると考えられる。
【００２３】
尚、図１５（ａ）及び（ｂ）は、ジグに生じる上下曲げ振動（図１２参照）が比較的顕著に生じる場合を示しているが、変形部の形状や接触部の表面状態などに起因して、左右首振り振動や軸荷重変動（図１２参照）が顕著になったり、これらの振動や変動が組み合わさったりすることによって、氷着状態の確認がより一層容易になる場合もある。
【００２４】
以上に説明したように、本発明に係る氷着状態確認装置は、ＬＮＧ気化用伝熱管等の低温液化ガス気化用伝熱管の表面における氷着状態を確認するための装置であって、低温液化ガス気化用伝熱管の表面に接触させるための接触部と、接触部を保持するロッドと、接触部とロッドとの間に介在し且つ接触部と低温液化ガス気化用伝熱管の表面との接触状態に応じて変形すると共に接触部が低温液化ガス気化用伝熱管と接触しない場合には元の形状に復元する変形部とを備えている。
【００２５】
本発明に係る氷着状態確認装置によると、接触部とロッドとの間に、伝熱管との接触状態に応じて変形可能であり且つ非接触の場合には元の形状に復元可能な変形部を備えている。このため、接触部を伝熱管に接触させながら伝熱管の表面に沿って移動させることにより、伝熱管の表面状態の変化に起因する振動を接触部からロッドつまり持ち手に伝達することができる。従って、当該振動の変化に基づいて、伝熱管における氷着領域と非氷着領域との境界を特定することができるため、伝熱管の表面における氷着状態を正確且つ容易に確認することができるので、低温液化ガス気化器の性能確認や異常判定等に資することができる。また、従来目視では確認困難であった薄い氷が伝熱管に付着している場合にも、氷着領域と非氷着領域との境界を特定することができるので、低温液化ガス気化器の性能確認や異常判定等をより迅速に行うことができる。さらに、従来の目視確認のように、天候等に起因する周囲の明るさの変化や海水の散水量の増減等の影響を受けることなく、伝熱管表面の氷着状態を確認することができる。
【００２６】
本発明に係る氷着状態確認装置において、接触部は、ロッドの延長線上からずらして配置されていてもよい。このようにすると、低温液化ガス気化用伝熱管にフィンが取り付けられている場合にも当該フィンとロッドとの接触を回避しながら、氷着状態を確認することができる。また、ロッドの延長線上からの接触部のずれが大きくなるに従って、同じ荷重で接触部を伝熱管に接触させた場合に生じる歪みが大きくなるので、氷着状態の有無をより簡単に確認することができる。
【００２７】
本発明に係る氷着状態確認装置において、接触部は２つ以上に分岐していてもよい。接触部が１つしかない場合においてロッド（持ち手部分）と接触部とが離れている場合、例えば変形部にしなりが生じて接触部が測定対象部位からずれてしまう場合がある。それに対して、接触部が２つ以上あれば、伝熱管に取り付けられたフィンを一対の接触部の間に挟み込むことによって、フィンをガイドとして接触部を伝熱管表面に沿って安定して移動させることができるので、操作性が向上する。
【００２８】
本発明に係る氷着状態確認装置において、予め設定した基準位置と接触部との間の距離を測定できるようにロッドに目印が設けられていてもよい。このようにすると、接触部を低温液化ガス気化用伝熱管の表面に沿って移動させ、接触部からロッドに伝わる振動が変化した時点でのロッドの目印を読み取ることにより、低温液化ガス気化用伝熱管の端部からの氷着領域の長さを測定することができる。
【００２９】
本発明に係る氷着状態確認装置を用いた氷着状態確認方法において、接触部を低温液化ガス気化用伝熱管に接触させながら、接触部を低温液化ガス気化用伝熱管の表面に沿って移動させ、接触部からロッドに伝わる振動の変化に基づいて、低温液化ガス気化用伝熱管における氷着領域と非氷着領域との境界を特定してもよい。
【００３０】
本発明に係る氷着状態確認装置を用いた氷着状態確認方法において、接触部を低温液化ガス気化用伝熱管に接触させながら、接触部を低温液化ガス気化用伝熱管の表面に沿って移動させ、接触部からロッドに伝わる振動が変化した時点でのロッドの目印を読み取ることにより、低温液化ガス気化用伝熱管の端部からの氷着領域の長さを測定してもよい。この場合、接触部を低温液化ガス気化用伝熱管の表面に沿って氷着領域側から非氷着領域側へ移動させ、接触部からロッドに伝わる振動が大きくなった時点でのロッドの目印を読み取ることにより、低温液化ガス気化用伝熱管の端部からの氷着領域の長さを測定してもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によると、ＬＮＧ気化用伝熱管等の低温液化ガス気化用伝熱管の表面における氷着状態を正確且つ容易に確認することができるので、低温液化ガス気化器の性能確認や異常判定に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置及び氷着状態確認方法の適用対象となるＬＮＧ気化器の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示すＬＮＧ気化器に対して、実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置を適用している様子を示す図である。
【図３】図３は、図２に示す氷着状態の確認作業を気化器パネルのパネル面に沿った方向から見た様子を示す図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｉ）は、実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置のバリエーションを示す図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｋ）は、実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置のバリエーションを示す図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置の他のバリエーションを示す図である。
【図７】図７（ａ）及び（ｂ）は、実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置の他のバリエーションを示す図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置における接触部のバリエーションを示す図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置におけるロッドのバリエーションを示す図である。
【図１０】図１０（ａ）及び（ｂ）は、テープ貼着領域及びサンドペーパー貼着領域のそれぞれを本発明に係る低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置を用いて触診している様子を示す模式図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｈ）は、図１０（ａ）及び（ｂ）に示す触診の結果得られた歪み量の時間変化を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明に係る低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置と対象物との接触により生じる曲げ歪み量及び軸歪み量を測定している様子を示す模式図である。
【図１３】図１３（ａ）及び（ｂ）は、図１２に示す触診を伝熱管金属表面及び氷表面のそれぞれに対して行うことにより得られた曲げ歪み量及び軸歪み量の時間変化を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明に係る低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置の形状のバリエーションを示す図である。
【図１５】図１５（ａ）及び（ｂ）は、伝熱管における金属表面と氷着領域表面との間を往復するように本発明に係る低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置を操作した場合における曲げ歪み量の平均値及び変動幅のそれぞれの変化を示す図である。
【図１６】図１６は、曲げ歪み量の変動幅の定義を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置及び氷着状態確認方法について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図１は、氷着状態の確認対象となるＬＮＧ気化器の一例、具体的には、アップフロー型のオープンラック式ＬＮＧ気化器の概略構成を示す図である。図１に示すように、ＬＮＧ気化器１は、複数のＬＮＧ気化用伝熱管（以下、単に伝熱管と称する）２が並列されてなる気化器パネル３を備えている。また、気化器パネル３の下部つまり各伝熱管２の下部と接続するように、ＬＮＧを供給するための配管（ＬＮＧヘッダー）４が設けられていると共に、気化器パネル３の上部つまり各伝熱管２の上部と接続するように、気化した天然ガスを取り出すための配管（ＮＧヘッダー）５が設けられている。
【００３５】
尚、図示は省略しているが、気化器パネル３の上部近傍には、気化器パネル３に海水を散布するためのトラフが設けられており、当該トラフからあふれ出た海水が、ＬＮＧによって冷やされた各伝熱管２表面で氷結することにより、氷着領域が生じる。
【００３６】
図２は、図１に示すＬＮＧ気化器に対して、本実施形態の氷着状態確認装置（以下、ジグという）１０を適用している様子を示す図である。尚、図２は、一例として、気化器パネル３の高さの中間位に設けられた中間歩廊６において監視員（図示省略）がジグ１０を用いて氷着状態の確認を行っている様子を示している。
【００３７】
尚、図２において、監視員が中間歩廊で本実施形態のジグを操作する様子を示したが、本実施形態のジグの操作場所は伝熱管に接触可能な場所であれば、特に限定されるものではない。例えば、ＬＮＧ気化器に簡易足場を設けて本実施形態のジグを操作してもよいし、又は、ＬＮＧ気化器の基部周辺から本実施形態のジグを操作してもよい。
【００３８】
図３は、図２に示す氷着状態の確認作業を気化器パネル３のパネル面に沿った方向から見た様子を示している。図３に示すように、ジグ１０は、伝熱管２の表面に接触させるための接触部１１と、接触部１１を保持するロッド１２と、接触部１１とロッド１２との間に介在する変形部１３とを備えている。変形部１３は、接触部１１と伝熱管２の表面との接触状態に応じて変形すると共に接触部１１が伝熱管２と接触しない場合には元の形状に復元する。ここで、低温（−１６２℃）のＬＮＧが供給される配管４と接続される伝熱管２の下部側から氷着２０が発生している。
【００３９】
本実施形態に係るジグ１０によると、接触部１１とロッド１２との間に、伝熱管２との接触状態に応じて変形可能であり且つ非接触の場合には元の形状に復元可能な変形部１３を備えている。このため、接触部１１を伝熱管２に接触させながら伝熱管２の表面に沿って移動させることにより、伝熱管２の表面状態の変化に起因する振動を接触部１１からロッド１２つまり持ち手に伝達することができる。従って、当該振動の変化に基づいて、伝熱管２における氷着領域と非氷着領域との境界を特定することができるため、伝熱管２の表面における氷着状態を正確且つ容易に確認することができるので、ＬＮＧ気化器の性能確認や異常判定等に資することができる。また、従来目視では確認困難であった薄い氷が伝熱管２に付着している場合にも、氷着領域と非氷着領域との境界を特定することができるので、ＬＮＧ気化器の性能確認や異常判定等をより迅速に行うことができる。さらに、従来の目視確認のように、天候等に起因する周囲の明るさの変化や海水の散水量の増減等の影響を受けることなく、伝熱管２表面の氷着状態を確認することができる。
【００４０】
尚、本実施形態に係るジグ１０において、予め設定した基準位置（例えば中間歩廊の位置）と接触部１１との間の距離を測定できるようにロッド１２に目印を設けておいてもよい。このようにすると、伝熱管２に対してロッド１２を略平行に保持すると共に接触部１１を伝熱管２に接触させながら、接触部１１を伝熱管２の表面に沿って移動させ、接触部１１からロッド１２に伝わる振動が変化した時点でのロッド１２の目印を読み取ることにより、伝熱管２の底部からの氷着領域の高さを測定することができる。この場合、接触部１１を伝熱管２の表面に沿って氷着領域側から非氷着領域側へ移動させ、接触部１１からロッド１２に伝わる振動が大きくなった時点でのロッド１２の目印を読み取ることにより、伝熱管２の底部からの氷着領域の高さをより容易に測定することができる。
【００４１】
ところで、ジグ１０は、ジグ１０の材質、長さ、断面形状などによって決まる固有振動数を有している。一方、接触部１１は、接触部１１と伝熱管２との接触状態（接触部１１の表面粗さ、伝熱管２の表面粗さ、潤滑状況など）、ジグ１０を伝熱管２に押し付ける力、ジグ１０の移動速度などによって決まる振動を生じ、この振動の振動数はジグ１０の操作の仕方によって、ある程度調整可能である。従って、接触部１１に生じる振動がジグ１０の固有振動数に近くなるように、ジグ１０を伝熱管２の表面に沿って移動させると、接触部１１からロッド１２に伝わる振動がより大きくなるので、氷着領域と非氷着領域との境界をより容易に特定することができる。
【００４２】
図４（ａ）〜（ｉ）及び図５（ａ）〜（ｋ）は、本実施形態のジグとして採用可能な構造のバリエーションを示している。
【００４３】
尚、図４（ｂ）及び図５（ｂ）はそれぞれ、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すジグの接触部１１の拡大図である。図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、接触部１１の先端がラウンド化されていると、接触部１１を伝熱管表面に接触させたときの伝熱管の損傷を防止することができると共に、接触部１１を伝熱管表面に沿って移動させる際に、接触部１１が引っ掛かって跳ね上がったりすることなく、滑らかに移動させることができる。このような効果は、接触部１１に曲げを設けた図４（ｃ）、（ｈ）、図５（ｃ）〜（ｉ）に示すジグや、接触部１１及び変形部１２がリング状に構成された図４（ｄ）〜（ｇ）に示すジグの場合にも得られる。
【００４４】
また、図４（ａ）、（ｃ）〜（ｈ）、図５（ｄ）〜（ｆ）、（ｈ）〜（ｋ）に示すジグのように、接触部１１が、ロッド１２の延長線上からずらして配置されていると、伝熱管にフィンが取り付けられている場合に、当該フィンとロッド１２との接触を回避しながら、氷着状態を確認することができる。また、ロッド１２の延長線上からの接触部１１のずれが大きくなるに従って、同じ荷重で接触部１１を伝熱管に接触させたときに生じる歪みが大きくなるので、氷着状態の有無をより簡単に確認することができる。このような効果は、図５（ｇ）に示すジグのように、接触部１１がロッド１２の延長線上に位置していても、変形部１３に曲げが設けてあれば得ることができる。
【００４５】
また、図４（ｉ）に示すジグのように、伝熱管表面に線接触可能な接触部１１を有していてもよい。ここで、変形部１３は、ロッド１２と接続する第１の部分と、第１の部分に対して屈曲し且つ接触部１１と接続する第２の部分とを持ち、第１及び第２の部分のそれぞれに自由度を有していてもよい。
【００４６】
また、変形部１３が接触時の変形性と非接触時の復元性とを有していれば、図５（ａ）及び（ｂ）に示すジグのように、変形部１３とロッド１２とが直線状に構成されていてもよい。
【００４７】
また、図５（ｅ）に示すジグのように、変形部１３に異なる方向の曲げを２つ設けてもよい。また、図５（ｆ）に示すジグのように、変形部１３に直角に曲がる曲げを設けてもよい。また、図５（ｈ）、（ｉ）に示すジグのように、変形部１３に３つ以上の曲げを設けてもよい。さらに、図５（ｉ）に示すジグのように、ロッド１２と変形部１３との接続箇所よりも持ち手に近い位置に接触部１１を配置してもよい。
【００４８】
また、図５（ｊ）に示すジグのように、接触部１１とロッド１２との間に、例えばゴムボール状の変形部１３を介在させてもよい。
【００４９】
さらに、図５（ｋ）に示すジグのように、先端部が接触部１１となり且つその他の部分が変形部１３となるブラシをロッド１２に保持させてもよい。ブラシとしては、例えば鉄等からなる細くて短いワイヤを用いてもよい。但し、伝熱管表面を傷つけないように各ワイヤの先端を丸めたり、伝熱管材料よりも柔らかい材料によって各ワイヤの表面をコーティングすることが望ましい。
【００５０】
図６（ａ）は、本実施形態のジグとして採用可能な構造の他のバリエーションを示している。図４（ａ）〜（ｉ）及び図５（ａ）〜（ｋ）に示すジグにおいては、変形部１３として弾性体を用いたが、図６（ａ）に示すジグにおいては、ロッド１２と変形部１３との間にリンク機構１２ａを設けて、接触部１１と伝熱管との接触状態に応じて変形部１３が動けるようになっている。尚、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すジグにおけるリンク機構１２ａの拡大図を示しており、図６（ｃ）は、接触部１１と伝熱管（図示省略）との接触によって変形部１３が図６（ａ）に示す状態から動いた様子を示している。
【００５１】
図７（ａ）は、ロッド１２と変形部１３とがリンク機構１２ａを介して接続された本実施形態のジグの他のバリエーションを示している。図７（ａ）に示すジグにおいては、ロッド１２の先端部１２ｂに変形部１３がリンク機構１２ａとなる粘着テープによって半固定されており、接触部１１と伝熱管との接触状態に応じて変形部１３が動けるようになっている。尚、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すジグにおけるリンク機構１２ａの拡大図を示している。また、図７（ａ）及び（ｂ）に示すジグにおいては、ロッド１２の先端部１２ｂの向きは、ネジ機構１２ｃによって調節可能になっている。
【００５２】
図８（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のジグにおける接触部の構成のバリエーションを示している。尚、図８（ａ）〜（ｃ）は、伝熱管２に複数のフィン２ａが設けられている場合を示している。図８（ａ）に示す接触部１１は、伝熱管２の表面に１点接触するように構成されている。それに対して、図８（ｂ）に示す接触部１１は二股に分岐している。図８（ａ）に示すように、接触部１１が１つしかない場合においてロッド１２（持ち手部分）と接触部１１とが離れている場合、例えば変形部１３にしなりが生じて接触部１１が測定対象部位からずれてしまう場合がある。一方、図８（ｂ）に示す接触部１１によると、フィン２ａを二股の接触部１１の間に挟み込むことによって、フィン２ａをガイドとして接触部１１を伝熱管２表面に沿って安定して移動させることができるので、操作性が向上する。尚、図８（ｂ）では、接触部１１が二股に分岐している場合を示したが、接触部１１が三股以上に分岐していてもよい。前述の図５（ｋ）に示すジグのように、先端部が接触部１１となるブラシを持つ場合は、分岐の多い多点接触可能な接触部１１の例である。また、図８（ｃ）に示す接触部１１のように、伝熱管２の表面に線接触又は面接触できるように構成されていてもよい。
【００５３】
また、ここまで、接触部１１及び変形部１３が線状（１次元的）に構成されたバリエーションを図示してきたが、変形部１３が、接触部１１と伝熱管２の表面との接触状態に応じて変形すると共に接触部１１が伝熱管２と接触しない場合には元の形状に復元する限りにおいて、接触部１１及び変形部１３が、例えばパイプのような中空体として構成されていてもよいし、例えば板状のように２次元的に構成されていてもよい。前述の図５（ｊ）に示すジグのように、ゴムボール状の変形部１３を持つ場合は、３次元的に構成された変形部１３の例であり、中空体を用いた例でもある。
【００５４】
図９（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のジグにおけるロッドの構成のバリエーションを示している。図９（ａ）に示すロッド１２は、変形部１３とは異なる剛体から構成されている。それに対して、図９（ｂ）に示すロッド１２は、変形部１３と同じ材料によって直線状に構成されている。また、図９（ｃ）に示すロッド１２は、各段の径が変形部１３から離れるに従って大きくなる３段構成を有し、径の小さい段を径の大きい段に格納可能であり、それにより、伸縮自在に構成されている。尚、ロッド１２が、各段の径が変形部１３から離れるに従って大きくなる２段又は４段以上の構成を有していてもよい。このようにロッド１２が伸縮自在に構成されていると、次のような効果を得ることができる。すなわち、例えば中間歩廊等のジグの操作場所の上方には、水を流すための散水管やトラフなどの部材が配置されており、これらを避けながらジグの操作を行わなければならない場合があるが、このような場合にロッド１２が伸縮可能であると、障害物を避けながらジグの操作を容易に行うことができる。
【００５５】
尚、本実施形態のジグの構成材料は、特に限定されるものではないが、例えば、接触部を金属、ゴム又はプラスティック等の材料により構成してもよい。また、接触部と変形部とを同一材料を用いて形成した後、接触部の表面のみにコーティングを行ってもよいし、又は、接触部と変形部とを別々に成形した後、変形部に接触部を取り付けてもよい。
【００５６】
また、本実施形態において、様々なジグの形状を例示してきたが、本実施形態のジグの主要な特徴の１つは、非氷着領域の伝熱管表面の触診の際に、当該表面に接触部が適度に引っ掛かりながらも当該表面に沿って接触部を滑らせることが可能な形状を持つことである。言い換えると、非氷着領域の伝熱管表面に接触部が全く引っ掛からないような形状では、非氷着領域と氷着領域との差異を検知することができないし、非氷着領域の伝熱管表面に接触部が引っ掛かりすぎると、例えば変形部のしなりに起因して接触部が跳ね上がって伝熱管から離れてしまい、氷着領域の先端位置（つまり氷着高さ）の検知ができなくなる。ここで、以上に説明したような形状的特徴を持つ本実施形態のジグを用いて実測を行う際に、測定対象の伝熱管形状、氷着の厚さや形状、気化器の周辺機器の干渉状況等を勘案しながら、氷着領域の先端位置をより検知しやすい形状になるように、ジグ形状の微調整を実測中に行ってもよい。
【００５７】
また、本実施形態においては、氷着状態確認の対象となる低温液化ガス気化器として、アップフロー型のオープンラック式ＬＮＧ気化器を例示したが、これに限らず、本発明に係る低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置及び氷着状態確認方法を、ダウンフロー型のオープンラック式ＬＮＧ気化器若しくは他のタイプのＬＮＧ気化器、例えば、エアフィン式ＬＮＧ気化器、又は、海水に代えて不凍液を用いたＡＢＶ（Air Heated Brine Vaporizer）等にも適用可能であることは言うまでもない。すなわち、内部の低温流体に冷やされて外表面に氷着が発生し、且つ当該外表面の触診が可能な伝熱管であれば、本発明の適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、ＬＮＧ気化用伝熱管等の低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態を確認するための装置及び方法として好適である。
【符号の説明】
【００５９】
１ ＬＮＧ気化器
２ 伝熱管
２ａ フィン
３ 気化器パネル
４ ＬＮＧを供給するための配管（ＬＮＧヘッダー）
５ 天然ガスを取り出すための配管（ＮＧヘッダー）
６ 中間歩廊
１０ ジグ
１１ 接触部
１２ ロッド
１２ａ リンク機構
１２ｂ 先端部
１２ｃ ネジ機構
１３ 変形部
２０ 氷着
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態を確認するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海水を加熱源とするオープンラック式ＬＮＧ（液化天然ガス）気化器においては、海水温度が低い時にＬＮＧの負荷に対する海水の散水量が不足すると、ＬＮＧ気化用伝熱管の温度が次第に下降して当該伝熱管表面に氷着が発生する。また、このような氷着は、エアフィン式ＬＮＧ気化器においても、空気中の水蒸気に起因して生じる場合があるし、ＬＮＧに限らず低温の液化ガスの気化器全般において生じる場合がある。
【０００３】
この氷着を放置しておくと、ＬＮＧ気化用伝熱管等の低温液化ガス気化用伝熱管の下流側（アップフロー型では伝熱管上部）に接続された常温配管（気化した液化ガス用の配管）へ低温液が流入する危険性があると共に、複数の低温液化ガス気化用伝熱管が並列されてなる気化器パネルの温度分布が不均一となって当該気化器パネルの変形の原因となる応力が発生する危険性がある。
【０００４】
そこで、従来は、監視員がパトロールして低温液化ガス気化用伝熱管の表面における氷着状態を目視により確認していた。
【０００５】
また、これまでに、気化器パネルの適所に温度センサを設置して気化器パネル表面の温度分布を監視する方法や、気化器パネルを赤外線カメラによって撮影した温度画像を監視する方法等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−７７５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＬＮＧ気化用伝熱管等の低温液化ガス気化用伝熱管の表面における氷着領域の範囲、特に、伝熱管端部からの氷着領域の長さ（以下、アップフロー型気化器を前提として氷着高さという）は、低温液化ガス気化器の性能確認及び異常判定の基準として用いることが可能であるが、そのためには、氷着高さを正確に測定して定量的に評価する必要がある。
【０００８】
しかしながら、低温液化ガス気化用伝熱管の表面における氷着状態を目視により監視する場合、数ｍｍ以上の厚い氷は白っぽく見えるため、確認容易である一方、１ｍｍ程度以下の薄い氷は透明であるため、確認困難である。また、目視による監視は、天候等に起因する周囲の明るさの変化や海水の散水量の増減等の影響を受けやすいという欠点もある。従って、目視により氷着高さを正確に評価することは困難である。
【０００９】
また、温度センサにより得られた温度分布を監視する場合、温度分布を正確に求めるためには多数の温度センサを気化器パネルに取り付ける必要があるが、これは試験時等を除いて実用的ではない上に、監視コストの増大という欠点もある。
【００１０】
また、赤外線カメラによって撮影した温度画像を監視する場合、温度異常の大雑把な検知は可能であるものの、氷着高さを正確に測定することは困難である。従って、氷着高さのアンバランス、及び当該アンバランスにより生じる応力に起因する気化器パネルの変形の危険性等を検知することは困難である。
【００１１】
前記に鑑み、本発明は、ＬＮＧ気化用伝熱管等の低温液化ガス気化用伝熱管の表面における氷着状態を正確且つ容易に確認できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本願発明者らは、まず、ＬＮＧ気化用伝熱管等の低温液化ガス気化用伝熱管の表面に沿って指を滑らせると、指触りの違いに基づいて低温液化ガス気化用伝熱管の金属表面と氷着領域表面との境界（つまり氷着領域の上端）を簡単に識別できることに着目した。
【００１３】
しかし、ＬＮＧ気化用伝熱管等の低温液化ガス気化器は複数の気化器パネルから構成されており、各気化器パネルは数メートルの高さを持つと共に、熱源として海水を用いる場合には気化器パネル表面の氷着領域は−２℃程度以下の温度であるため、このような気化器パネル表面の多数箇所を指で触れて氷着状態を確認することは困難である。
【００１４】
そこで、本願発明者らは、指に代わる低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置を開発するために試行錯誤を重ねた結果、伝熱管の表面に接触させる接触部と当該接触部を保持するロッド（つまり「持ち手」）とを備えていると共に接触部とロッドとの間に伝熱管との接触状態に応じて変形可能であり且つ非接触の場合には元の形状に復元可能な変形部を有する氷着状態確認装置（以下、ジグと称する）の開発に成功した。
【００１５】
図１０（ａ）及び（ｂ）は、氷着面のように抵抗の少ない状態を模擬したテープ貼着領域（スリップ領域）、及び、伝熱管金属表面のように抵抗の生じやすい状態を模擬したサンドペーパー貼着領域（ドラッグ領域）のそれぞれを本発明のジグ（図１０（ａ）及び（ｂ）に示すジグは一例）を用いて触診している様子を示す模式図である。また、図１１（ａ）〜（ｈ）は、図１０（ａ）及び（ｂ）に示す触診の結果得られた歪み量の時間変化を示す図である。尚、図１１（ａ）〜（ｈ）において、「地金」は、前述のテープ及びサンドペーパーが貼着されていない部分の下地表面を、「Ｆｒｅｅ」は、ジグを空中に浮かしてジグに荷重がかからない状態をそれぞれ示している。
【００１６】
図１１（ａ）〜（ｈ）に示すように、本発明のジグを用いることにより、特に、本発明のジグを順方向に操作することにより、スリップ領域とドラッグ領域との差が明りょうになるので、接触対象の表面状態の変化を明らかに識別できることが分かる。
【００１７】
図１２は、本発明のジグ（図１２に示すジグは一例）と対象物との接触により生じる「曲げ歪み量」及び「軸歪み量」を測定している様子を示す模式図である。また、図１３（ａ）及び（ｂ）は、図１２に示す触診を伝熱管金属表面及び氷表面のそれぞれに対して行うことにより得られた「曲げ歪み量」及び「軸歪み量」の時間変化を示す図である。尚、図１３（ａ）及び（ｂ）において、「Ｆｒｅｅ」は、ジグが接触対象に接触していない状態を、「Ｈｏｌｄ」は、ジグを接触対象に押し付けたまま動かさない状態をそれぞれ示している（「Ｐｕｓｈ」、「Ｐｕｌｌ」については図１２参照）。
【００１８】
図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明のジグを用いることにより、特に「曲げ歪み量」の平均値や振幅について、「伝熱管金属表面」及び「氷表面」で有意な違いが生じていることが分かる。
【００１９】
図１４に示す異なる３種類の形状を持つ本発明のジグを、伝熱管における金属表面と氷着領域表面との間を往復するように操作した場合における「曲げ歪み量」の平均値及び変動幅のそれぞれの変化を図１５（ａ）及び（ｂ）に示している。図１４に示すように、ジグ１の変形部には、比較的大きい曲率半径ρを持つ１段曲げが設けられており、ジグ２の変形部には、比較的小さい曲率半径ρを持つ１段曲げが設けられており、ジグ３の変形部には、２段曲げが設けられている。尚、図１６は、「曲げ歪み量」の変動幅の定義を示している。
【００２０】
図１５（ａ）に示すように、図１４に示すジグ１〜３を伝熱管の表面（非氷着領域）に沿ってPush方向に移動させた場合とPull方向に移動させた場合とで「曲げ歪み量」の平均値は大きく変化する。一方、氷着領域ではいずれの方向に移動させても「曲げ歪み量」の平均値はあまり変わらない。また、氷着領域における「曲げ歪み量」の平均値の絶対値が小さいことから、氷着領域の摩擦抵抗が小さいことが分かる。
【００２１】
また、図１５（ｂ）に示すように、「曲げ歪み量」の変動幅については、氷着領域側から非氷着領域側へ移動させた場合に大きな変化が得られること、及び、曲率半径の異なる１段曲げが設けられたジグ１とジグ２とを比べると、ジグ１の方が変動幅の変化が大きくて氷着状態の確認が容易になることが分かる。
【００２２】
本願発明者らは、変形部に設ける曲げの曲率半径を変化させた種々のジグを用いた一連の試験を行うことによって、変形部の直径、長さ、曲げ方等に応じて、最も氷着状態を確認し易い曲率半径（つまり、変形部の反り）が存在することを見出した。一例として、図１４に示すジグ１〜３の変形部の直径、長さ及び材質の場合には、１段曲げならジグ１が、２段曲げならジグ３がそれぞれ最適であったが、ジグ３の方が氷着状態を比較的確認しやすかった。変形部に２段曲げを設けたジグ３の場合、曲げの曲率半径はジグ１よりも小さくなるものの、氷着領域側から非氷着領域側へジグ３を移動させた場合（「前進」）における「曲げ歪み量」の変動幅の変化はジグ１と同程度に大きく、さらに、非氷着領域側から氷着領域側へジグ３を移動させた場合（「後退」）にも比較的大きな変化を示した。このことから、変形部に１段曲げを設けた場合には、主として「前進」時における「曲げ歪み量」の変化に基づいて氷着領域の先端を探すことが容易であるのに対して、変形部に２段曲げを設けた場合には、「前進」時に加えて、「後退」時における「曲げ歪み量」の変化も補助的に感知可能であり、氷着状態の確認をより容易に行えることが分かる。尚、ジグ３を用いる場合には、図１５（ａ）に示すように、氷着領域と非氷着領域との間で「曲げ歪み量」の平均値の差が比較的大きくなるので、各領域の摩擦抵抗の違いも氷着領域の先端の検出に寄与すると考えられる。
【００２３】
尚、図１５（ａ）及び（ｂ）は、ジグに生じる上下曲げ振動（図１２参照）が比較的顕著に生じる場合を示しているが、変形部の形状や接触部の表面状態などに起因して、左右首振り振動や軸荷重変動（図１２参照）が顕著になったり、これらの振動や変動が組み合わさったりすることによって、氷着状態の確認がより一層容易になる場合もある。
【００２４】
以上に説明したように、本発明に係る氷着状態確認装置は、ＬＮＧ気化用伝熱管等の低温液化ガス気化用伝熱管の表面における氷着状態を確認するための装置であって、低温液化ガス気化用伝熱管の表面に接触させるための接触部と、接触部を保持するロッドと、接触部とロッドとの間に介在し且つ接触部と低温液化ガス気化用伝熱管の表面との接触状態に応じて変形すると共に接触部が低温液化ガス気化用伝熱管と接触しない場合には元の形状に復元する変形部とを備えている。
【００２５】
本発明に係る氷着状態確認装置によると、接触部とロッドとの間に、伝熱管との接触状態に応じて変形可能であり且つ非接触の場合には元の形状に復元可能な変形部を備えている。このため、接触部を伝熱管に接触させながら伝熱管の表面に沿って移動させることにより、伝熱管の表面状態の変化に起因する振動を接触部からロッドつまり持ち手に伝達することができる。従って、当該振動の変化に基づいて、伝熱管における氷着領域と非氷着領域との境界を特定することができるため、伝熱管の表面における氷着状態を正確且つ容易に確認することができるので、低温液化ガス気化器の性能確認や異常判定等に資することができる。また、従来目視では確認困難であった薄い氷が伝熱管に付着している場合にも、氷着領域と非氷着領域との境界を特定することができるので、低温液化ガス気化器の性能確認や異常判定等をより迅速に行うことができる。さらに、従来の目視確認のように、天候等に起因する周囲の明るさの変化や海水の散水量の増減等の影響を受けることなく、伝熱管表面の氷着状態を確認することができる。
【００２６】
本発明に係る氷着状態確認装置において、接触部は、ロッドの延長線上からずらして配置されていてもよい。このようにすると、低温液化ガス気化用伝熱管にフィンが取り付けられている場合にも当該フィンとロッドとの接触を回避しながら、氷着状態を確認することができる。また、ロッドの延長線上からの接触部のずれが大きくなるに従って、同じ荷重で接触部を伝熱管に接触させた場合に生じる歪みが大きくなるので、氷着状態の有無をより簡単に確認することができる。
【００２７】
本発明に係る氷着状態確認装置において、接触部は２つ以上に分岐していてもよい。接触部が１つしかない場合においてロッド（持ち手部分）と接触部とが離れている場合、例えば変形部にしなりが生じて接触部が測定対象部位からずれてしまう場合がある。それに対して、接触部が２つ以上あれば、伝熱管に取り付けられたフィンを一対の接触部の間に挟み込むことによって、フィンをガイドとして接触部を伝熱管表面に沿って安定して移動させることができるので、操作性が向上する。
【００２８】
本発明に係る氷着状態確認装置において、予め設定した基準位置と接触部との間の距離を測定できるようにロッドに目印が設けられていてもよい。このようにすると、接触部を低温液化ガス気化用伝熱管の表面に沿って移動させ、接触部からロッドに伝わる振動が変化した時点でのロッドの目印を読み取ることにより、低温液化ガス気化用伝熱管の端部からの氷着領域の長さを測定することができる。
【００２９】
本発明に係る氷着状態確認装置を用いた氷着状態確認方法において、接触部を低温液化ガス気化用伝熱管に接触させながら、接触部を低温液化ガス気化用伝熱管の表面に沿って移動させ、接触部からロッドに伝わる振動の変化に基づいて、低温液化ガス気化用伝熱管における氷着領域と非氷着領域との境界を特定してもよい。
【００３０】
本発明に係る氷着状態確認装置を用いた氷着状態確認方法において、接触部を低温液化ガス気化用伝熱管に接触させながら、接触部を低温液化ガス気化用伝熱管の表面に沿って移動させ、接触部からロッドに伝わる振動が変化した時点でのロッドの目印を読み取ることにより、低温液化ガス気化用伝熱管の端部からの氷着領域の長さを測定してもよい。この場合、接触部を低温液化ガス気化用伝熱管の表面に沿って氷着領域側から非氷着領域側へ移動させ、接触部からロッドに伝わる振動が大きくなった時点でのロッドの目印を読み取ることにより、低温液化ガス気化用伝熱管の端部からの氷着領域の長さを測定してもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によると、ＬＮＧ気化用伝熱管等の低温液化ガス気化用伝熱管の表面における氷着状態を正確且つ容易に確認することができるので、低温液化ガス気化器の性能確認や異常判定に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置及び氷着状態確認方法の適用対象となるＬＮＧ気化器の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示すＬＮＧ気化器に対して、実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置を適用している様子を示す図である。
【図３】図３は、図２に示す氷着状態の確認作業を気化器パネルのパネル面に沿った方向から見た様子を示す図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｉ）は、実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置のバリエーションを示す図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｋ）は、実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置のバリエーションを示す図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置の他のバリエーションを示す図である。
【図７】図７（ａ）及び（ｂ）は、実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置の他のバリエーションを示す図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置における接触部のバリエーションを示す図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置におけるロッドのバリエーションを示す図である。
【図１０】図１０（ａ）及び（ｂ）は、テープ貼着領域及びサンドペーパー貼着領域のそれぞれを本発明に係る低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置を用いて触診している様子を示す模式図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｈ）は、図１０（ａ）及び（ｂ）に示す触診の結果得られた歪み量の時間変化を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明に係る低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置と対象物との接触により生じる曲げ歪み量及び軸歪み量を測定している様子を示す模式図である。
【図１３】図１３（ａ）及び（ｂ）は、図１２に示す触診を伝熱管金属表面及び氷表面のそれぞれに対して行うことにより得られた曲げ歪み量及び軸歪み量の時間変化を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明に係る低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置の形状のバリエーションを示す図である。
【図１５】図１５（ａ）及び（ｂ）は、伝熱管における金属表面と氷着領域表面との間を往復するように本発明に係る低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置を操作した場合における曲げ歪み量の平均値及び変動幅のそれぞれの変化を示す図である。
【図１６】図１６は、曲げ歪み量の変動幅の定義を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態に係るＬＮＧ気化用伝熱管の氷着状態確認装置及び氷着状態確認方法について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図１は、氷着状態の確認対象となるＬＮＧ気化器の一例、具体的には、アップフロー型のオープンラック式ＬＮＧ気化器の概略構成を示す図である。図１に示すように、ＬＮＧ気化器１は、複数のＬＮＧ気化用伝熱管（以下、単に伝熱管と称する）２が並列されてなる気化器パネル３を備えている。また、気化器パネル３の下部つまり各伝熱管２の下部と接続するように、ＬＮＧを供給するための配管（ＬＮＧヘッダー）４が設けられていると共に、気化器パネル３の上部つまり各伝熱管２の上部と接続するように、気化した天然ガスを取り出すための配管（ＮＧヘッダー）５が設けられている。
【００３５】
尚、図示は省略しているが、気化器パネル３の上部近傍には、気化器パネル３に海水を散布するためのトラフが設けられており、当該トラフからあふれ出た海水が、ＬＮＧによって冷やされた各伝熱管２表面で氷結することにより、氷着領域が生じる。
【００３６】
図２は、図１に示すＬＮＧ気化器に対して、本実施形態の氷着状態確認装置（以下、ジグという）１０を適用している様子を示す図である。尚、図２は、一例として、気化器パネル３の高さの中間位に設けられた中間歩廊６において監視員（図示省略）がジグ１０を用いて氷着状態の確認を行っている様子を示している。
【００３７】
尚、図２において、監視員が中間歩廊で本実施形態のジグを操作する様子を示したが、本実施形態のジグの操作場所は伝熱管に接触可能な場所であれば、特に限定されるものではない。例えば、ＬＮＧ気化器に簡易足場を設けて本実施形態のジグを操作してもよいし、又は、ＬＮＧ気化器の基部周辺から本実施形態のジグを操作してもよい。
【００３８】
図３は、図２に示す氷着状態の確認作業を気化器パネル３のパネル面に沿った方向から見た様子を示している。図３に示すように、ジグ１０は、伝熱管２の表面に接触させるための接触部１１と、接触部１１を保持するロッド１２と、接触部１１とロッド１２との間に介在する変形部１３とを備えている。変形部１３は、接触部１１と伝熱管２の表面との接触状態に応じて変形すると共に接触部１１が伝熱管２と接触しない場合には元の形状に復元する。ここで、低温（−１６２℃）のＬＮＧが供給される配管４と接続される伝熱管２の下部側から氷着２０が発生している。
【００３９】
本実施形態に係るジグ１０によると、接触部１１とロッド１２との間に、伝熱管２との接触状態に応じて変形可能であり且つ非接触の場合には元の形状に復元可能な変形部１３を備えている。このため、接触部１１を伝熱管２に接触させながら伝熱管２の表面に沿って移動させることにより、伝熱管２の表面状態の変化に起因する振動を接触部１１からロッド１２つまり持ち手に伝達することができる。従って、当該振動の変化に基づいて、伝熱管２における氷着領域と非氷着領域との境界を特定することができるため、伝熱管２の表面における氷着状態を正確且つ容易に確認することができるので、ＬＮＧ気化器の性能確認や異常判定等に資することができる。また、従来目視では確認困難であった薄い氷が伝熱管２に付着している場合にも、氷着領域と非氷着領域との境界を特定することができるので、ＬＮＧ気化器の性能確認や異常判定等をより迅速に行うことができる。さらに、従来の目視確認のように、天候等に起因する周囲の明るさの変化や海水の散水量の増減等の影響を受けることなく、伝熱管２表面の氷着状態を確認することができる。
【００４０】
尚、本実施形態に係るジグ１０において、予め設定した基準位置（例えば中間歩廊の位置）と接触部１１との間の距離を測定できるようにロッド１２に目印を設けておいてもよい。このようにすると、伝熱管２に対してロッド１２を略平行に保持すると共に接触部１１を伝熱管２に接触させながら、接触部１１を伝熱管２の表面に沿って移動させ、接触部１１からロッド１２に伝わる振動が変化した時点でのロッド１２の目印を読み取ることにより、伝熱管２の底部からの氷着領域の高さを測定することができる。この場合、接触部１１を伝熱管２の表面に沿って氷着領域側から非氷着領域側へ移動させ、接触部１１からロッド１２に伝わる振動が大きくなった時点でのロッド１２の目印を読み取ることにより、伝熱管２の底部からの氷着領域の高さをより容易に測定することができる。
【００４１】
ところで、ジグ１０は、ジグ１０の材質、長さ、断面形状などによって決まる固有振動数を有している。一方、接触部１１は、接触部１１と伝熱管２との接触状態（接触部１１の表面粗さ、伝熱管２の表面粗さ、潤滑状況など）、ジグ１０を伝熱管２に押し付ける力、ジグ１０の移動速度などによって決まる振動を生じ、この振動の振動数はジグ１０の操作の仕方によって、ある程度調整可能である。従って、接触部１１に生じる振動がジグ１０の固有振動数に近くなるように、ジグ１０を伝熱管２の表面に沿って移動させると、接触部１１からロッド１２に伝わる振動がより大きくなるので、氷着領域と非氷着領域との境界をより容易に特定することができる。
【００４２】
図４（ａ）〜（ｉ）及び図５（ａ）〜（ｋ）は、本実施形態のジグとして採用可能な構造のバリエーションを示している。
【００４３】
尚、図４（ｂ）及び図５（ｂ）はそれぞれ、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すジグの接触部１１の拡大図である。図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、接触部１１の先端がラウンド化されていると、接触部１１を伝熱管表面に接触させたときの伝熱管の損傷を防止することができると共に、接触部１１を伝熱管表面に沿って移動させる際に、接触部１１が引っ掛かって跳ね上がったりすることなく、滑らかに移動させることができる。このような効果は、接触部１１に曲げを設けた図４（ｃ）、（ｈ）、図５（ｃ）〜（ｉ）に示すジグや、接触部１１及び変形部１２がリング状に構成された図４（ｄ）〜（ｇ）に示すジグの場合にも得られる。
【００４４】
また、図４（ａ）、（ｃ）〜（ｈ）、図５（ｄ）〜（ｆ）、（ｈ）〜（ｋ）に示すジグのように、接触部１１が、ロッド１２の延長線上からずらして配置されていると、伝熱管にフィンが取り付けられている場合に、当該フィンとロッド１２との接触を回避しながら、氷着状態を確認することができる。また、ロッド１２の延長線上からの接触部１１のずれが大きくなるに従って、同じ荷重で接触部１１を伝熱管に接触させたときに生じる歪みが大きくなるので、氷着状態の有無をより簡単に確認することができる。このような効果は、図５（ｇ）に示すジグのように、接触部１１がロッド１２の延長線上に位置していても、変形部１３に曲げが設けてあれば得ることができる。
【００４５】
また、図４（ｉ）に示すジグのように、伝熱管表面に線接触可能な接触部１１を有していてもよい。ここで、変形部１３は、ロッド１２と接続する第１の部分と、第１の部分に対して屈曲し且つ接触部１１と接続する第２の部分とを持ち、第１及び第２の部分のそれぞれに自由度を有していてもよい。
【００４６】
また、変形部１３が接触時の変形性と非接触時の復元性とを有していれば、図５（ａ）及び（ｂ）に示すジグのように、変形部１３とロッド１２とが直線状に構成されていてもよい。
【００４７】
また、図５（ｅ）に示すジグのように、変形部１３に異なる方向の曲げを２つ設けてもよい。また、図５（ｆ）に示すジグのように、変形部１３に直角に曲がる曲げを設けてもよい。また、図５（ｈ）、（ｉ）に示すジグのように、変形部１３に３つ以上の曲げを設けてもよい。さらに、図５（ｉ）に示すジグのように、ロッド１２と変形部１３との接続箇所よりも持ち手に近い位置に接触部１１を配置してもよい。
【００４８】
また、図５（ｊ）に示すジグのように、接触部１１とロッド１２との間に、例えばゴムボール状の変形部１３を介在させてもよい。
【００４９】
さらに、図５（ｋ）に示すジグのように、先端部が接触部１１となり且つその他の部分が変形部１３となるブラシをロッド１２に保持させてもよい。ブラシとしては、例えば鉄等からなる細くて短いワイヤを用いてもよい。但し、伝熱管表面を傷つけないように各ワイヤの先端を丸めたり、伝熱管材料よりも柔らかい材料によって各ワイヤの表面をコーティングすることが望ましい。
【００５０】
図６（ａ）は、本実施形態のジグとして採用可能な構造の他のバリエーションを示している。図４（ａ）〜（ｉ）及び図５（ａ）〜（ｋ）に示すジグにおいては、変形部１３として弾性体を用いたが、図６（ａ）に示すジグにおいては、ロッド１２と変形部１３との間にリンク機構１２ａを設けて、接触部１１と伝熱管との接触状態に応じて変形部１３が動けるようになっている。尚、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すジグにおけるリンク機構１２ａの拡大図を示しており、図６（ｃ）は、接触部１１と伝熱管（図示省略）との接触によって変形部１３が図６（ａ）に示す状態から動いた様子を示している。
【００５１】
図７（ａ）は、ロッド１２と変形部１３とがリンク機構１２ａを介して接続された本実施形態のジグの他のバリエーションを示している。図７（ａ）に示すジグにおいては、ロッド１２の先端部１２ｂに変形部１３がリンク機構１２ａとなる粘着テープによって半固定されており、接触部１１と伝熱管との接触状態に応じて変形部１３が動けるようになっている。尚、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すジグにおけるリンク機構１２ａの拡大図を示している。また、図７（ａ）及び（ｂ）に示すジグにおいては、ロッド１２の先端部１２ｂの向きは、ネジ機構１２ｃによって調節可能になっている。
【００５２】
図８（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のジグにおける接触部の構成のバリエーションを示している。尚、図８（ａ）〜（ｃ）は、伝熱管２に複数のフィン２ａが設けられている場合を示している。図８（ａ）に示す接触部１１は、伝熱管２の表面に１点接触するように構成されている。それに対して、図８（ｂ）に示す接触部１１は二股に分岐している。図８（ａ）に示すように、接触部１１が１つしかない場合においてロッド１２（持ち手部分）と接触部１１とが離れている場合、例えば変形部１３にしなりが生じて接触部１１が測定対象部位からずれてしまう場合がある。一方、図８（ｂ）に示す接触部１１によると、フィン２ａを二股の接触部１１の間に挟み込むことによって、フィン２ａをガイドとして接触部１１を伝熱管２表面に沿って安定して移動させることができるので、操作性が向上する。尚、図８（ｂ）では、接触部１１が二股に分岐している場合を示したが、接触部１１が三股以上に分岐していてもよい。前述の図５（ｋ）に示すジグのように、先端部が接触部１１となるブラシを持つ場合は、分岐の多い多点接触可能な接触部１１の例である。また、図８（ｃ）に示す接触部１１のように、伝熱管２の表面に線接触又は面接触できるように構成されていてもよい。
【００５３】
また、ここまで、接触部１１及び変形部１３が線状（１次元的）に構成されたバリエーションを図示してきたが、変形部１３が、接触部１１と伝熱管２の表面との接触状態に応じて変形すると共に接触部１１が伝熱管２と接触しない場合には元の形状に復元する限りにおいて、接触部１１及び変形部１３が、例えばパイプのような中空体として構成されていてもよいし、例えば板状のように２次元的に構成されていてもよい。前述の図５（ｊ）に示すジグのように、ゴムボール状の変形部１３を持つ場合は、３次元的に構成された変形部１３の例であり、中空体を用いた例でもある。
【００５４】
図９（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のジグにおけるロッドの構成のバリエーションを示している。図９（ａ）に示すロッド１２は、変形部１３とは異なる剛体から構成されている。それに対して、図９（ｂ）に示すロッド１２は、変形部１３と同じ材料によって直線状に構成されている。また、図９（ｃ）に示すロッド１２は、各段の径が変形部１３から離れるに従って大きくなる３段構成を有し、径の小さい段を径の大きい段に格納可能であり、それにより、伸縮自在に構成されている。尚、ロッド１２が、各段の径が変形部１３から離れるに従って大きくなる２段又は４段以上の構成を有していてもよい。このようにロッド１２が伸縮自在に構成されていると、次のような効果を得ることができる。すなわち、例えば中間歩廊等のジグの操作場所の上方には、水を流すための散水管やトラフなどの部材が配置されており、これらを避けながらジグの操作を行わなければならない場合があるが、このような場合にロッド１２が伸縮可能であると、障害物を避けながらジグの操作を容易に行うことができる。
【００５５】
尚、本実施形態のジグの構成材料は、特に限定されるものではないが、例えば、接触部を金属、ゴム又はプラスティック等の材料により構成してもよい。また、接触部と変形部とを同一材料を用いて形成した後、接触部の表面のみにコーティングを行ってもよいし、又は、接触部と変形部とを別々に成形した後、変形部に接触部を取り付けてもよい。
【００５６】
また、本実施形態において、様々なジグの形状を例示してきたが、本実施形態のジグの主要な特徴の１つは、非氷着領域の伝熱管表面の触診の際に、当該表面に接触部が適度に引っ掛かりながらも当該表面に沿って接触部を滑らせることが可能な形状を持つことである。言い換えると、非氷着領域の伝熱管表面に接触部が全く引っ掛からないような形状では、非氷着領域と氷着領域との差異を検知することができないし、非氷着領域の伝熱管表面に接触部が引っ掛かりすぎると、例えば変形部のしなりに起因して接触部が跳ね上がって伝熱管から離れてしまい、氷着領域の先端位置（つまり氷着高さ）の検知ができなくなる。ここで、以上に説明したような形状的特徴を持つ本実施形態のジグを用いて実測を行う際に、測定対象の伝熱管形状、氷着の厚さや形状、気化器の周辺機器の干渉状況等を勘案しながら、氷着領域の先端位置をより検知しやすい形状になるように、ジグ形状の微調整を実測中に行ってもよい。
【００５７】
また、本実施形態においては、氷着状態確認の対象となる低温液化ガス気化器として、アップフロー型のオープンラック式ＬＮＧ気化器を例示したが、これに限らず、本発明に係る低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置及び氷着状態確認方法を、ダウンフロー型のオープンラック式ＬＮＧ気化器若しくは他のタイプのＬＮＧ気化器、例えば、エアフィン式ＬＮＧ気化器、又は、海水に代えて不凍液を用いたＡＢＶ（Air Heated Brine Vaporizer）等にも適用可能であることは言うまでもない。すなわち、内部の低温流体に冷やされて外表面に氷着が発生し、且つ当該外表面の触診が可能な伝熱管であれば、本発明の適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、ＬＮＧ気化用伝熱管等の低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態を確認するための装置及び方法として好適である。
【符号の説明】
【００５９】
１ ＬＮＧ気化器
２ 伝熱管
２ａ フィン
３ 気化器パネル
４ ＬＮＧを供給するための配管（ＬＮＧヘッダー）
５ 天然ガスを取り出すための配管（ＮＧヘッダー）
６ 中間歩廊
１０ ジグ
１１ 接触部
１２ ロッド
１２ａ リンク機構
１２ｂ 先端部
１２ｃ ネジ機構
１３ 変形部
２０ 氷着
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温液化ガス気化用伝熱管の表面における氷着状態を確認するための装置であって、
前記低温液化ガス気化用伝熱管の表面に接触させるための接触部と、
前記接触部を保持するロッドと、
前記接触部と前記ロッドとの間に介在し、且つ前記接触部と前記低温液化ガス気化用伝熱管の表面との接触状態に応じて変形すると共に前記接触部が前記低温液化ガス気化用伝熱管と接触しない場合には元の形状に復元する変形部とを備えていることを特徴とする低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置。
【請求項２】
請求項１に記載の低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置において、
前記接触部は、前記ロッドの延長線上からずらして配置されていることを特徴とする低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置において、
前記接触部は２つ以上に分岐していることを特徴とする低温液化ガス気化用伝熱管。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置において、
予め設定した基準位置と前記接触部との間の距離を測定できるように前記ロッドに目印が設けられていることを特徴とする低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置を用いた氷着状態確認方法であって、
前記接触部を前記低温液化ガス気化用伝熱管に接触させながら、前記接触部を前記低温液化ガス気化用伝熱管の表面に沿って移動させ、前記接触部から前記ロッドに伝わる振動の変化に基づいて、前記低温液化ガス気化用伝熱管における氷着領域と非氷着領域との境界を特定することを特徴とする低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認方法。
【請求項６】
請求項４に記載の低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置を用いた氷着状態確認方法であって、
前記接触部を前記低温液化ガス気化用伝熱管に接触させながら、前記接触部を前記低温液化ガス気化用伝熱管の表面に沿って移動させ、前記接触部から前記ロッドに伝わる振動が変化した時点での前記ロッドの前記目印を読み取ることにより、前記低温液化ガス気化用伝熱管の端部からの氷着領域の長さを測定することを特徴とする低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認方法。
【請求項７】
請求項６に記載の低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置を用いた氷着状態確認方法であって、
前記接触部を前記低温液化ガス気化用伝熱管の表面に沿って氷着領域側から非氷着領域側へ移動させ、前記接触部から前記ロッドに伝わる振動が大きくなった時点での前記ロッドの前記目印を読み取ることにより、前記低温液化ガス気化用伝熱管の端部からの氷着領域の長さを測定することを特徴とする低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認方法。
【請求項１】
低温液化ガス気化用伝熱管の表面における氷着状態を確認するための装置であって、
前記低温液化ガス気化用伝熱管の表面に接触させるための接触部と、
前記接触部を保持するロッドと、
前記接触部と前記ロッドとの間に介在し、且つ前記接触部と前記低温液化ガス気化用伝熱管の表面との接触状態に応じて変形すると共に前記接触部が前記低温液化ガス気化用伝熱管と接触しない場合には元の形状に復元する変形部とを備えていることを特徴とする低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置。
【請求項２】
請求項１に記載の低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置において、
前記接触部は、前記ロッドの延長線上からずらして配置されていることを特徴とする低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置において、
前記接触部は２つ以上に分岐していることを特徴とする低温液化ガス気化用伝熱管。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置において、
予め設定した基準位置と前記接触部との間の距離を測定できるように前記ロッドに目印が設けられていることを特徴とする低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置を用いた氷着状態確認方法であって、
前記接触部を前記低温液化ガス気化用伝熱管に接触させながら、前記接触部を前記低温液化ガス気化用伝熱管の表面に沿って移動させ、前記接触部から前記ロッドに伝わる振動の変化に基づいて、前記低温液化ガス気化用伝熱管における氷着領域と非氷着領域との境界を特定することを特徴とする低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認方法。
【請求項６】
請求項４に記載の低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置を用いた氷着状態確認方法であって、
前記接触部を前記低温液化ガス気化用伝熱管に接触させながら、前記接触部を前記低温液化ガス気化用伝熱管の表面に沿って移動させ、前記接触部から前記ロッドに伝わる振動が変化した時点での前記ロッドの前記目印を読み取ることにより、前記低温液化ガス気化用伝熱管の端部からの氷着領域の長さを測定することを特徴とする低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認方法。
【請求項７】
請求項６に記載の低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認装置を用いた氷着状態確認方法であって、
前記接触部を前記低温液化ガス気化用伝熱管の表面に沿って氷着領域側から非氷着領域側へ移動させ、前記接触部から前記ロッドに伝わる振動が大きくなった時点での前記ロッドの前記目印を読み取ることにより、前記低温液化ガス気化用伝熱管の端部からの氷着領域の長さを測定することを特徴とする低温液化ガス気化用伝熱管の氷着状態確認方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−６７７２５（Ｐ２０１３−６７７２５Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０７４８９（Ｐ２０１１−２０７４８９）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００１８３３６９）住友精密工業株式会社 (336)
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００１８３３６９）住友精密工業株式会社 (336)
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
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