JP2004044750A - 空温式液化ガス気化器および蒸発ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】下マニホルド管からフィン付き管への液化ガスの分流を均一化しうる空温式液化ガス気化器を提供する。
【解決手段】蒸発部および加温部を備えており、蒸発部を、蒸発ユニットをマニホルド管およびフィン付き管と直交する方向に並列状に複数配置することにより構成する。蒸発ユニットは、上下方向に間隔をおいて互いに平行に配された１対のマニホルド管７と、両マニホルド管７間にマニホルド管の長さ方向に間隔をおいて配されかつ上下両端部がそれぞれ両マニホルド管に接続された複数のフィン付き管８とよりなる。下マニホルド管７の内径をＤ、フィン付き管８の内径をｄとした場合、Ｄ≧３０ｍｍ、ｄ≧２４ｍｍ、Ｄ／ｄ≧１．２５という関係を満たすような寸法とする。
【選択図】　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液化ガスを再ガス化する空温式液化ガス気化器およびこれに用いられる蒸発ユニットに関する。
【０００２】
この明細書において、図１の上下を上下というものとする。
【０００３】
【従来の技術】
たとえば天然ガス、酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、炭酸ガス、メタン、プロパン、エチレンなどのガスは、輸送時や貯蔵時には、タンクの容量を小さくするために液化した状態で蓄えられている。そして、需要に応じて空温式液化ガス気化器により再ガス化されて使用されるようになっている。
【０００４】
従来、このような空温式液化ガス気化器としては、蒸発部および加温部を備えており、蒸発部が、上下方向に間隔をおいて互いに平行に配された１対のマニホルド管と、両マニホルド管間に配されかつ上下両端部がそれぞれ両マニホルド管に接続されたフィン付き管とよりなる蒸発ユニットを、マニホルド管およびフィン付き管と直交する方向に並列状に複数配置することにより構成されており、各蒸発ユニットの下マニホルド管内にその一端から流入した液化ガスが、全てのフィン付き管に分流した後フィン付き管を通って上マニホルド管内に流入し、上マニホルド管における下マニホルド管への流入側端部とは反対側の端部から加温部に流出するようになされたものが知られている（たとえば特開２０００−３９０９９号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の空温式液化ガス気化器では、各蒸発ユニットにおいて、下マニホルド管から全てのフィン付き管への分流が均一に行われず、次のような問題が生じることが判明した。
【０００６】
すなわち、下マニホルド管から全てのフィン付き管への分流が不均一な場合、各フィン付き管への着霜量が不均一になって蒸発性能の差が生じ、気化器全体の性能が低下する。また、各フィン付き管内の液面の高さが異なったものとなり、液面が高くなったフィン付き管の温度が他のフィン付き管に比べて低くなって熱収縮量が大きくなり、上下のマニホルド管における熱収縮量の大きなフィン付き管との溶接部において比較的大きな歪みが発生するという問題がある。
【０００７】
この発明の目的は、上記問題を解決し、下マニホルド管からフィン付き管への液化ガスの分流を均一化しうる空温式液化ガス気化器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決すべく種々検討を重ねた結果、下マニホルド管からフィン付き管への液化ガスの分流は、下マニホルド管の内径、フィン付き管の内径、およびフィン付き管の内径に対する下マニホルド管の比の影響を受けることを見出した。
【０００８】
この発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。
【０００９】
請求項１の発明による空温式液化ガス気化器は、蒸発部および加温部を備えており、蒸発部が、上下方向に間隔をおいて互いに平行に配された１対のマニホルド管と、両マニホルド管間にマニホルド管の長さ方向に間隔をおいて配されかつ上下両端部がそれぞれ両マニホルド管に接続された複数のフィン付き管とよりなる蒸発ユニットを、マニホルド管およびフィン付き管と直交する方向に並列状に複数配置することにより構成されている空温式液化ガス気化器において、下マニホルド管の内径をＤ、フィン付き管の内径をｄとした場合、Ｄ≧３０ｍｍ、ｄ≧２４ｍｍ、Ｄ／ｄ≧１．２５という関係を満たすような寸法となされているものである。
【００１０】
請求項１の発明において、下マニホルド管の内径をＤ、フィン付き管の内径をｄとした場合のＤ≧３０ｍｍ、ｄ≧２４ｍｍ、Ｄ／ｄ≧１．２５という関係は、発明者等が行った種々の検討の結果得られたものである。
【００１１】
請求項１の発明の空温式液化ガス気化器によれば、下マニホルド管の内径をＤ、フィン付き管の内径をｄとした場合、Ｄ≧３０ｍｍ、ｄ≧２４ｍｍ、Ｄ／ｄ≧１．２５という関係を満たすような寸法となされているので、下マニホルド管からフィン付き管への液化ガスの分流を均一化することが可能になる。
【００１２】
請求項２の発明による空温式液化ガス気化器は、請求項１の発明において、下マニホルド管の内径Ｄが３２ｍｍ以上となされているものである。
【００１３】
請求項３の発明による空温式液化ガス気化器は、請求項１または２の発明において、フィン付き管の内径ｄが２５ｍｍ以上となされているものである。
【００１４】
請求項２および３の発明によれば、下マニホルド管からフィン付き管への液化ガスの分流の均一化を一層促進することができる。
【００１５】
請求項４の発明による空温式液化ガス気化器は、請求項１〜３のうちのいずれかの発明において、下マニホルド管の内径Ｄの上限が５７ｍｍとなされているものである。
【００１６】
請求項５の発明による空温式液化ガス気化器は、請求項１〜４のうちのいずれかの発明において、フィン付き管の内径ｄの上限が４０ｍｍとなされているものである。
【００１７】
請求項６の発明による空温式液化ガス気化器は、請求項１〜５のうちのいずれかの発明において、１つの蒸発ユニットにおけるフィン付き管の数が８〜１０となされているものである。
【００１８】
請求項７の発明による空温式液化ガス気化器の運転方法は、請求項１〜６のうちのいずれかの空温式液化ガス気化器において、請求項１〜６のうちのいずれかの空温式液化ガス気化器において、各蒸発ユニットの下マニホルド管内にその一端から液化ガスを流入させ、全てのフィン付き管に分流させた後フィン付き管を通って上マニホルド管内に流入させ、上マニホルド管における下マニホルド管への流入側端部とは反対側の端部から加温部に流出させるものである。
【００１９】
この場合、下マニホルド管からフィン付き管への液化ガスの分流を均一化が顕著になる。
【００２０】
請求項８の発明による蒸発ユニットは、上下方向に間隔をおいて互いに平行に配された１対のマニホルド管と、両マニホルド管間にマニホルド管の長さ方向に間隔をおいて配されかつ上下両端部がそれぞれ両マニホルド管に接続された複数のフィン付き管とよりなり、下マニホルド管の内径をＤ、フィン付き管の内径をｄとした場合、Ｄ≧３０ｍｍ、ｄ≧２４ｍｍ、Ｄ／ｄ≧１．２５という関係を満たすような寸法となされているものである。
【００２１】
請求項９の発明による蒸発ユニットは、請求項８の発明において、フィン付き管の数が８〜１０となされているものである。
【００２２】
請求項１０の発明による蒸発ユニットは、請求項８または９の発明において、下マニホルド管の一端開口が入口となされ、上マニホルド管における下マニホルド管の入口とは反対側の端部の開口が出口となされているものである。
【００２３】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１および図２は空温式液化ガス気化器の全体構成を示し、図３および図４はその要部の構成を示す。なお、以下の説明において、図１の左右を左右というものとする。また、図２の下側を前、上側を後というものとする。また、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【００２５】
図１および図２において、空温式液化ガス気化器（１）は、複数の蒸発ユニット（３）を前後方向に間隔をおいて並列状に配置してなる蒸発部（２）と、複数のフィン付き蛇行管（５）を前後方向に間隔をおいて並列状に配置してなる加温部（４）とを備えている。
【００２６】
図３に示すように、蒸発ユニット（３）は、上下方向に間隔をおいて互いに平行に配されかつ左右方向に伸びる１対のアルミニウム製マニホルド管（６）（７）と、両マニホルド管（６）（７）間にマニホルド管（６）（７）の長さ方向（左右方向）に間隔をおいて配されかつ上下両端部がそれぞれ両マニホルド管（６）（７）に接続されたアルミニウム製フィン付き管（８）とよりなる。したがって、蒸発部（２）は、複数の蒸発ユニット（３）を、マニホルド管（６）（７）およびフィン付き管（８）と直交する方向に並列状に配置することにより構成されている。
【００２７】
蒸発ユニット（３）の上マニホルド管（６）の両端には外向きフランジ（６ａ）が固定されており、外向きフランジ（６ａ）に適当なシール材を介してめくらフランジ（９）を着脱自在に固定することにより、上マニホルド管（６）の両端開口が閉鎖されている。前側の半分の蒸発ユニット（３）における下マニホルド管（７）の左端、および後側の半分の蒸発ユニット（３）における下マニホルド管（７）の左端は、前後方向に間隔をおいて配されかつ前後方向に伸びる入口ヘッダ管（１１）に接続されている。入口ヘッダ管（１１）には分流管（１２）が接続されており、分流管（１２）の中央部に入口（１３）が形成されている。下マニホルド管（７）の右端には外向きフランジ（７ａ）が固定されており、外向きフランジ（７ａ）に適当なシール材を介してめくらフランジ（１４）を着脱自在に固定することにより、下マニホルド管（７）の右端開口が閉鎖されている。
【００２８】
蒸発ユニット（３）のフィン付き管（８）は、たとえばアルミニウム押出形材からなるものであり、外周面に上下方向に伸びる複数のフィン（８ａ）が放射状に一体に形成され、内周面に上下方向に伸びる複数の凸条からなるインナーフィン（８ｂ）が周方向に間隔をおいて一体に形成されたものである（図４参照）。なお、インナーフィン（８ｂ）は必ずしも必要としない。各蒸発ユニット（３）において、左右方向に隣接するフィン付き管（８）のフィン（８ａ）は、上下両端部において連結部材（１５）により連結されている。連結部材（１５）は、熱の影響により上下マニホルド管（７）が長さ方向に伸縮した場合にこれを吸収しうるように、たとえば横断面Ｓ字状となされている。
【００２９】
図４に示すように、各蒸発ユニット（３）の下マニホルド管（７）の内径をＤ、フィン付き管（８）の内径をｄとした場合、Ｄ≧３０ｍｍ、ｄ≧２４ｍｍ、Ｄ／ｄ≧１．２５という関係を満たすような寸法となされている。なお、フィン付き管（８）の内径ｄは、インナーフィン（８ｂ）が形成されていない部分の内径である。下マニホルド管（７）の内径Ｄは３２ｍｍ以上、フィン付き管（８）の内径ｄは２５ｍｍ以上であることが好ましい。また、下マニホルド管（７）の内径Ｄの上限は５７ｍｍ、フィン付き管（８）の内径ｄの上限は４０ｍｍであることが好ましい。さらに、１つの蒸発ユニット（３）におけるフィン付き管（８）の数が８〜１０となされていることが好ましい。また、上マニホルド管（６）の内径は、下マニホルド管（７）の内径Ｄと等しいことがある。
【００３０】
加温部（４）は、各フィン付き蛇行管（５）を、前後方向に関して蒸発ユニット（３）と対応する位置に来るように、各蒸発ユニット（３）の右側に並列状に配置することにより構成されている。各フィン付き蛇行管（５）は、たとえば複数の直管状フィン付き管（１６）をＵベンド（１７）で接続することにより形成されている。直管状フィン付き管（１６）は、蒸発ユニット（３）のフィン付き管（８）と同様な構成であり、隣接する直管状フィン付き管（１６）のフィン（１６ａ）の上下両端部どうしは、連結部材（１５）により連結されている。各フィン付き蛇行管（５）の一端は、各蒸発ユニット（３）の上マニホルド管（６）における右端のフィン付き管（８）よりも右方の部分に接続され、同じく他端は、加温部（４）の下方に配された前後方向に伸びる出口ヘッダ管（１８）に接続されている。出口ヘッダ管（１８）の中央部に出口（１９）が形成されている。
【００３１】
上記構成の空温式液化ガス気化器（１）において、貯蔵タンクに貯蔵されていた液化ガスは入口（１３）から分流管（１２）を通して入口ヘッダ管（１１）内に送り込まれ、入口ヘッダ管（１１）を通って各蒸発ユニット（３）の下マニホルド管（７）内に流入する。下マニホルド管（７）内に流入した液化ガスは全てのフィン付き管（８）に分流し、フィン付き管（８）内を上方に流れる間に、大気と熱交換して再ガス化する。ガスは、上マニホルド管（６）を経て加温部（４）のフィン付き蛇行管（５）に流入し、フィン付き蛇行管（５）内を流れる間に、大気と熱交換して所定温度、たとえば０℃以上に加温される。加温されたガスは出口ヘッダ管（１８）内に流入し、出口（１９）から送り出される。
【００３２】
次に、各蒸発ユニット（３）の下マニホルド管（７）の内径Ｄ、フィン付き管（８）の内径ｄおよびＤ／ｄの関係を求めるために行った実験結果を示す。
【００３３】
まず、表１に示す７種類の蒸発ユニット（３）を使用するとともに、流体として、メタン（圧力０．８１ＭＰａ、温度−１６２℃、密度４２５．７ｋｇ／ｍ^３、粘度１１９．５μＰａ／ｓ）を使用した。
【００３４】
【表１】

【００３５】
そして、１つの蒸発ユニット（３）における各フィン付き管（８）を流れる流量を、総流量に対する割合で求めた。このような実験を、総流量１０００ｋｇ／Ｈおよび６００ｋｇ／Ｈの場合についてそれぞれ行った。総流量１０００ｋｇ／Ｈの場合の結果を表２に、総流量６００ｋｇ／Ｈの場合の結果を表３にそれぞれ示す。表２および表３におけるフィン付き管（８）の番号は、下マニホルド管（７）の入口ヘッダ管（１１）への接続側、すなわち入口側から順番に付した番号である。
【００３６】
【表２】

【００３７】
【表３】

【００３８】
表２および表３に示す結果から、各蒸発ユニット（３）の下マニホルド管（７）の内径Ｄ≧３０ｍｍ、フィン付き管（８）の内径ｄ≧２４ｍｍ、およびＤ／ｄ≧１．２５という関係を満たし、さらにフィン付き管（８）の本数が８本および１０本の場合に、各フィン付き管（８）への分流が均一化されていることが判明した。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１〜６の発明の空温式液化ガス気化器によれば、各蒸発ユニットにおいて下マニホルド管から各フィン付き管への液化ガスの分流が均一化されるので、各フィン付き管への着霜量が均一になって蒸発性能が均一化され、気化器全体の性能が向上する。また、各蒸発ユニットにおいて下マニホルド管から各フィン付き管への液化ガスの分流が均一化されるので、各フィン付き管内の液面の高さも均一化され、各フィン付き管の温度差が小さくなる。その結果、各フィン付き管の熱収縮量が均一化され、上下のマニホルド管におけるフィン付き管との溶接部において大きな歪みが発生することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による空温式液化ガス気化器を示す正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】フィン付き管のフィンを省略して蒸発ユニットを示す正面図である。
【図４】下マニホルド管とフィン付き管との接合部を拡大して示す一部切り欠き斜視図である。
【符号の説明】
（１）：空温式液化ガス気化器
（２）：蒸発部
（３）：蒸発ユニット
（４）：加温部
（６）：上マニホルド管
（７）：下マニホルド管
（８）：フィン付き管
Ｄ：下マニホルド管の内径
ｄ：フィン付き管の内径

Claims (10)

1. 蒸発部および加温部を備えており、蒸発部が、上下方向に間隔をおいて互いに平行に配された１対のマニホルド管と、両マニホルド管間にマニホルド管の長さ方向に間隔をおいて配されかつ上下両端部がそれぞれ両マニホルド管に接続された複数のフィン付き管とよりなる蒸発ユニットを、マニホルド管およびフィン付き管と直交する方向に並列状に複数配置することにより構成されている空温式液化ガス気化器において、
   下マニホルド管の内径をＤ、フィン付き管の内径をｄとした場合、Ｄ≧３０ｍｍ、ｄ≧２４ｍｍ、Ｄ／ｄ≧１．２５という関係を満たすような寸法となされている空温式液化ガス気化器。
2. 下マニホルド管の内径Ｄが３２ｍｍ以上となされている請求項１記載の空温式液化ガス気化器。
3. フィン付き管の内径ｄが２５ｍｍ以上となされている請求項１または２記載の空温式液化ガス気化器。
4. 下マニホルド管の内径Ｄの上限が５７ｍｍとなされている請求項１〜３のうちのいずれかに記載の空温式液化ガス気化器。
5. フィン付き管の内径ｄの上限が４０ｍｍとなされている請求項１〜４のうちのいずれかに記載の空温式液化ガス気化器。
6. １つの蒸発ユニットにおけるフィン付き管の数が８〜１０となされている請求項１〜５のうちのいずれかに記載の空温式液化ガス気化器。
7. 請求項１〜６のうちのいずれかの空温式液化ガス気化器において、各蒸発ユニットの下マニホルド管内にその一端から液化ガスを流入させ、全てのフィン付き管に分流させた後フィン付き管を通って上マニホルド管内に流入させ、上マニホルド管における下マニホルド管への流入側端部とは反対側の端部から加温部に流出させる空温式液化ガス気化器の運転方法。
8. 上下方向に間隔をおいて互いに平行に配された１対のマニホルド管と、両マニホルド管間にマニホルド管の長さ方向に間隔をおいて配されかつ上下両端部がそれぞれ両マニホルド管に接続された複数のフィン付き管とよりなり、下マニホルド管の内径をＤ、フィン付き管の内径をｄとした場合、Ｄ≧３０ｍｍ、ｄ≧２４ｍｍ、Ｄ／ｄ≧１．２５という関係を満たすような寸法となされている蒸発ユニット。
9. フィン付き管の数が８〜１０となされている請求項８記載の蒸発ユニット。
10. 下マニホルド管の一端開口が入口となされ、上マニホルド管における下マニホルド管の入口とは反対側の端部の開口が出口となされている請求項８または９記載の蒸発ユニット。

Images