JP2012077893A - 空温式液化ガス気化器 - Google Patents

Abstract

【課題】フィン付き管のアウターフィンに付着した霜の解霜作業および氷塊の解氷作業を容易に行いうる空温式液化ガス気化器を提供する。
【解決手段】空温式液化ガス気化器は、並列状に配置された複数の蒸発ユニット３よりなる蒸発部を備えている。各蒸発ユニット３は、上下方向に間隔をおいて配置された１対のマニホールド管６と、外周面に上下方向に伸びる複数のアウターフィン8aが周方向に間隔をおいて放射状に一体に形成され、かつ上下両端がそれぞれ上下マニホールド管６に接続された複数のフィン付き管８とよりなる。空温式液化ガス気化器は、管壁に水吐出口17が形成されるとともに、当該水吐出口17からフィン付き管８のアウターフィン8aの上部に解霜・解氷用水を吐出する散水管16を備えている。散水管16の各水吐出口17は、フィン付き管８のアウターフィン8aに、解霜・解氷用水の１筋の水流を当てる。
【選択図】図３

Description

この発明は、空温式液化ガス気化器に関する。

この明細書および特許請求の範囲において、図１の上下を上下というものとする。

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気化されて使用されるようになっている。

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対のマニホールド管と、外周面に、上下方向に伸びる複数のアウターフィンが周方向に間隔をおいて放射状に一体に形成され、かつ上下両端部がそれぞれ両マニホー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、マニホールド管およびフィン付き管と直交する方向に間隔をおいて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ールド管の一端が入口ヘッダ管に接続されるとともに入口ヘッダ管に液化ガス入口が設けられ、下マニホールド管の他端部が閉鎖され、上マニホールド管における下マニホールド管の入口ヘッダ管への接続端部と同一端部が閉鎖され、加温部が、直管部の周囲に複数のフィンが設けられたフィン付き蛇行管を、蒸発部の蒸発ユニットが並んだ方向に間隔をおいて複数配置することにより構成されており、各フィン付き蛇行管の一端部が各蒸発ユニットの上マニホールド管の他端部に接続され、各フィン付き蛇行管の他端部が出口ヘッダ管に接続され、出口ヘッダ管に気化ガス出口が設けられ、液化ガス入口から入口ヘッダ管を経て下マニホールド管内に流入した液化ガスが、全てのフィン付き管に分流し、フィン付き管を上昇する間に気化して上マニホールド管内に流入し、気化ガスが加温部のフィン付き蛇行管に流入するとともに、フィン付き蛇行管内を流れる間に所定温度に加温され、加温された気化ガスが出口ヘッダ管を経て気化ガス出口から流出するようになされたものが知られている（特許文献１参照）。

ところで、特許文献１記載の空温式液化ガス気化器では、液化ガス入口から入口ヘッダ管を経て下マニホールド管内に流入する液化ガスの温度が極低温（たとえば、液化酸素＝−１８３℃）であるから、フィン付き管の外表面、特にアウターフィンに霜が付着するとともに付着した霜が成長し、伝熱効率が低下して熱交換を阻害する。しかも、空温式液化ガス気化器の稼働中の外気温の変動や、気化させるガス量の変動に起因して、フィン付き管のアウターフィンの上部に付着した霜が溶解して下方に流れるとともに再凝固し、フィン付き管のアウターフィンの下部に氷塊が生成するので、当該氷塊によっても伝熱効率が低下して熱交換を阻害する。また、各フィン付き管のアウターフィンへの着霜量および着氷量にはばらつきがあるので、フィン付き管毎に蒸発性能に差が生じ、その結果各フィン付き管内の液面の高さが異なったものとなって各フィン付き管の温度が異なることになる。したがって、各フィン付き管の熱収縮量が異なることになって、一部のフィン付き管に比較的大きな熱応力が発生し、空温式液化ガス気化器の損傷の原因となることがある。したがって、フィン付き管のアウターフィンに付着した霜や氷塊を除去する解霜・解氷作業を、空温式液化ガス気化器の運転を停止して定期的に行う必要がある。

特開２００４−４４７５０号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、フィン付き管のアウターフィンに付着した霜の解霜作業および氷塊の解氷作業を容易に行いうる空温式液化ガス気化器を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)並列状に配置された複数の蒸発ユニットよりなる蒸発部を備えており、各蒸発ユニットが、上下方向に間隔をおいて配置された１対のマニホールド管と、外周面に上下方向に伸びる複数のアウターフィンが周方向に間隔をおいて放射状に一体に形成され、かつ上下両端がそれぞれ上下マニホールド管に接続された複数のフィン付き管とよりなり、すべての蒸発ユニットが、マニホールド管およびフィン付き管と直交する方向に並列状に配置されている空温式液化ガス気化器において、
管壁に水吐出口が形成されるとともに、当該水吐出口からフィン付き管のアウターフィンの上部に解霜・解氷用水を吐出する散水管を備えており、散水管の各水吐出口が、フィン付き管のアウターフィンに、解霜・解氷用水の１筋の水流を当てるようになされている空温式液化ガス気化器。

2)散水管の水吐出口から吐出される水流が水吐出口を通過する際の流速をＶ１mm／秒、
散水管を水吐出口が垂直上方を向くように配置し、当該水吐出口から吹き出される水流が水吐出口を通過する際の流速をＶ２mm／秒とし、当該水流の流速が、散水管の水吐出口から５５ｍｍの高さに至った際に０になるとした場合、
０．８Ｖ２≦Ｖ１≦１．２Ｖ２という関係を満たす上記1)記載の空温式液化ガス気化器。

3)散水管の水吐出口から吹き出される解霜・解氷用水の水流が、フィン付き管のアウターフィンの上端から３ｃｍ以上下側の部分に当たるようになされている上記1)または2)記載の空温式液化ガス気化器。

上記1)の空温式液化ガス気化器によれば、管壁に水吐出口が形成されるとともに、当該水吐出口からフィン付き管のアウターフィンの上部に解霜・解氷用水を吐出する散水管を備えており、散水管の各水吐出口が、フィン付き管のアウターフィンに、解霜・解氷用水の１筋の水流を当てるようになされているので、フィン付き管のアウターフィンに当てられた水流の有する熱がアウターフィンに伝わり、アウターフィンに付着した霜や氷のアウターフィンに接触している部分が溶け出す。したがって、アウターフィンに付着した霜や氷塊が、自重により落下し、霜の解霜作業および氷塊の解氷作業を容易に行うことができる。また、散水管の各水吐出口が、フィン付き管のアウターフィンに、解霜・解氷用水の１筋の水流を当てるようになされているので、水しぶきが広範に飛散することを防止することができ、空温式液化ガス気化器の設置面の周囲の激しい濡れや、広範に飛散した水しぶきの凍結を防止することができる。さらに、解霜・解氷用水として温水を用いれば、寒冷地においても解霜作業および解氷作業を容易に行うことができる。

なお、フィン付き管のアウターフィンに付着した霜の解霜や氷塊の解氷を行うには、霜や氷塊に水を勢いよく吹き付けて霜や氷塊を溶かすことも考えられるが、この場合、水しぶきが広範に飛散し、空温式液化ガス気化器の設置面の周囲の激しい濡れや、広範に飛散した水しぶきが凍結するという問題や、吐出水量が多くなるという問題がある。

上記2)の空温式液化ガス気化器によれば、散水管の水吐出口から吐出される水流が水吐出口を通過する際の流速をＶ１mm／秒、散水管を水吐出口が垂直上方を向くように配置し、当該水吐出口から吹き出される水流が水吐出口を通過する際の流速をＶ２mm／秒とし、当該水流の流速が、散水管の水吐出口から５５ｍｍの高さに至った際に０になるとした場合、０．８Ｖ２≦Ｖ１≦１．２Ｖ２という関係を満たすので、アウターフィンに当たった際の水しぶきの飛散が効果的に防止される。

上記3)の空温式液化ガス気化器によれば、散水管の水吐出口から吹き出される解霜・解氷用水の水流が、フィン付き管のアウターフィンの上端から３ｃｍ以上下側の部分に当たるようになされているので、水流がアウターフィンの上端に当たって水しぶきが飛散することが防止される。

この発明による空温式液化ガス気化器の全体構成を示す正面図である。 図１に示す空温式液化ガス気化器の一部切り欠き平面図である。 図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

なお、以下の説明において、図１および図２の左右を左右というものとし、図２の下側を前、これと反対側を後というものとする。

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はその要部の構成を示す。

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することにより構成された蒸発部(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することにより構成された加温部(4)とを備えている。

各蒸発ユニット(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のびる１対のマニホールド管(6)(7)と、両マニホールド管(6)(7)間に左右方向に間隔をおいて配されかつ上下両端がそれぞれ上下マニホールド管(6)(7)に接続された複数の垂直状フィン付き管(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、マニホールド管(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。

すべての蒸発ユニット(3)の上マニホールド管(6)の左右両端はそれぞれ閉鎖されている。

すべての蒸発ユニット(3)の下マニホールド管(7)の左端は、前後方向にのびかつ両端が閉鎖された入口ヘッダ管(9)に接続されている。入口ヘッダ管(9)の長さ方向の中央部には液化ガス入口(10)が設けられている。また、すべての蒸発ユニット(3)の下マニホールド管(7)の右端はそれぞれ閉鎖されている。

各蒸発ユニット(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横断面円形のものであり、外周面全体に上下方向にのびる複数のアウターフィン(8a)が周方向に間隔をおいて放射状に一体に形成されたものである。なお、図示は省略したが、フィン付き管(8)の内周面には、上下方向にのびる複数の凸条からなるインナーフィンが周方向に間隔をおいて一体に形成されることもある。アウターフィン(8a)の上下両端の所定長さ部分は、フィン付き管(8)の上下両端を上下マニホールド管(6)(7)に接続する際の作業性を考慮して所定長さにわたって切除されている。また、図示は省略したが、蒸発部(2)において、前後方向および左右方向に隣接するフィン付き管(8)のアウターフィン(8a)は、上下両端寄りの部分において連結部材により連結されていてもよい。

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(2)と対応する位置に来るように、蒸発部(3)の右側において前後方向に間隔をおいて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(11)をＵベンド(12)を介して連通状に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(11)は、蒸発ユニット(2)のフィン付き管(8)と同様な構成である。各フィン付き蛇行管(5)の一端は、各蒸発ユニット(2)の上マニホールド管(6)の右端寄りの位置に接続され、同じく他端は、加温部(4)の下方に配され、かつ前後方向にのびるとともに両端が閉鎖された出口ヘッダ管(14)にそれぞれ接続されている。出口ヘッダ管(14)の長さ方向の中央部には気化ガス出口(15)が設けられている。

空温式液化ガス気化器(1)の蒸発部(2)において、前後方向に隣り合う蒸発ユニット(3)どうしの間の部分、および前後両端の蒸発ユニット(3)の前後方向外側の部分における上マニホールド管(6)よりも若干下方の高さ位置に、それぞれ左右方向にのびかつ左端が上マニホールド管(6)の左端よりも左方に至る散水管(16)が配置されている。図３に示すように、前後両端の散水管(16)を除いた他の散水管(16)の管壁には、前後両側の蒸発ユニット(3)における各フィン付き管(8)の１つのアウターフィン(8a)の上部に解霜・解氷用水を吐出する複数の水吐出口(17)が、左右方向に間隔をおくとともに斜め下方を向くように形成されている。また、前後両端の散水管(16)の散水管(16)の管壁には、前後両端の蒸発ユニット(3)における各フィン付き管(8)の１つのアウターフィン(8a)の上部に解霜・解氷用水を吐出する複数の水吐出口(17)が、左右方向に間隔をおくとともに斜め下方を向くように形成されている。散水管(16)の各水吐出口(17)は、フィン付き管のアウターフィン(8a)に、解霜・解氷用水の１筋の水流を当てるようになされている。解霜・解氷用水の１筋の水流は、フィン付き管のアウターフィン(8a)の上端から３ｃｍ以上下側の部分に当たるようになされていることが好ましい。なお、解霜・解氷用水の１筋の水流が当たる部分の下限は、は、フィン付き管のアウターフィン(8a)の上端から１０ｃｍ程度である。したがって、全蒸発ユニット(3)の各フィン付き管のアウターフィン(8a)には、前後両側の散水管(16)の２つの水吐出口(17)から吐出される水流が当たるようになっている。なお、蒸発ユニット(3)の各フィン付き管のアウターフィン(8a)には、前後いずれか一方の散水管(16)の１つの水吐出口(17)から吐出される水流が当たるようになっていてもよい。この場合、水流からフィン付き管のアウターフィン(8a)に伝わる熱量が、２つの水吐出口(17)から吐出される場合と均等になるように、１つの水吐出口(17)から吐出される水量と、２つの水吐出口(17)から吐出される水量を均等にすることが好ましい。

ここで、散水管(16)の各水吐出口(17)が、フィン付き管のアウターフィン(8a)に、解霜・解氷用水の１筋の水流を当てるとともに、水しぶきの激しい飛散を防止するために、散水管の水吐出口から吐出される水流が水吐出口を通過する際の流速をＶ１mm／秒、散水管(16)を水吐出口(17)が垂直上方を向くように配置し、当該水吐出口(17)から吹き出される水流が水吐出口(17)を通過する際の流速をＶ２mm／秒とし、当該水流の流速が、散水管(16)の水吐出口から５５ｍｍの高さに至った際に０なるとした場合、０．８Ｖ２≦Ｖ１≦１．２Ｖ２という関係を満たすことが好ましい。

すべての散水管(16)の右端部は加温部(4)よりも右方までのびており、前後方向にのびかつ両端が閉鎖された１つの入口ヘッダ管(19)に接続されている。入口ヘッダ管(19)の長さ方向の中央部には、上下方向にのびた水入口管(21)の上端が接続されている。水入口管(21)には、図示しないポンプにより水が送り込まれるようになっている。

上記構成の空温式液化ガス気化器(1)の稼働時には、貯蔵タンクに貯蔵されていた液化ガスは液化ガス入口(10)を通って入口ヘッダ管(9)内に送り込まれ、入口ヘッダ管(9)から各蒸発ユニット(3)の下マニホールド管(7)内に流入する。下マニホールド管(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することにより気化して上マニホールド管(6)内に流入する。上マニホールド管(6)内に流入した気化ガスは、加温部(4)のフィン付き蛇行管(5)内に流入し、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。加温された気化ガスは出口ヘッダ管(14)内に流入し、気化ガス出口(15)から送り出される。

上述した空温式液化ガス気化器(1)の蒸発ユニット(3)におけるフィン付き管(8)のアウターフィン(8a)に霜や氷塊が付着した場合、空温式液化ガス気化器(1)の運転を停止し、散水管(16)の水吐出口(17)からフィン付き管のアウターフィン(8a)に１筋の水流を当てる。すると、水流の有する熱がアウターフィン(8a)に伝わり、アウターフィン(8a)に付着した霜や氷のアウターフィン(8a)に接触している部分が溶け出す。したがって、アウターフィン(8a)に付着した霜や氷塊が、自重により落下し、霜の解霜作業および氷塊の解氷作業を容易に行うことができる。また、散水管(16)の水吐出口(17)が、フィン付き管のアウターフィン(8a)に、解霜・解氷用水の１筋の水流を当てるようになされているので、水しぶきが広範に飛散することを防止することができ、空温式液化ガス気化器の設置面の周囲の激しい濡れや、広範に飛散した水しぶきの凍結を防止することができる。さらに、解霜・解氷用水として温水を用いれば、寒冷地においても解霜作業および解氷作業を容易に行うことができる。

なお、上記実施形態の空温式液化ガス気化器(1)においては、蒸発部(2)の下流側に加温部(4)が設けられているが、加温部(4)は必ずしも必要としない。

この発明による空温式液化ガス気化器は、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、エチレンなどの液化ガスを再気化するのに好適に用いられる。

(1)：空温式液化ガス気化器
(2)：蒸発部
(3)：蒸発ユニット
(6)(7)：マニホールド管
(8)：フィン付き管
(8a)：アウターフィン
(16)：散水管
(17)：水吐出口

Claims (3)

1. 並列状に配置された複数の蒸発ユニットよりなる蒸発部を備えており、各蒸発ユニットが、上下方向に間隔をおいて配置された１対のマニホールド管と、外周面に上下方向に伸びる複数のアウターフィンが周方向に間隔をおいて放射状に一体に形成され、かつ上下両端がそれぞれ上下マニホールド管に接続された複数のフィン付き管とよりなり、すべての蒸発ユニットが、マニホールド管およびフィン付き管と直交する方向に並列状に配置されている空温式液化ガス気化器において、
   管壁に水吐出口が形成されるとともに、当該水吐出口からフィン付き管のアウターフィンの上部に解霜・解氷用水を吐出する散水管を備えており、散水管の各水吐出口が、フィン付き管のアウターフィンに、解霜・解氷用水の１筋の水流を当てるようになされている空温式液化ガス気化器。
2. 散水管の水吐出口から吐出される水流が水吐出口を通過する際の流速をＶ１mm／秒、
   散水管を水吐出口が垂直上方を向くように配置し、当該水吐出口から吹き出される水流が水吐出口を通過する際の流速をＶ２mm／秒とし、当該水流の流速が、散水管の水吐出口から５５ｍｍの高さに至った際に０になるとした場合、
   ０．８Ｖ２≦Ｖ１≦１．２Ｖ２という関係を満たす請求項１記載の空温式液化ガス気化器。
3. 散水管の水吐出口から吹き出される解霜・解氷用水の水流が、フィン付き管のアウターフィンの上端から３ｃｍ以上下側の部分に当たるように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。

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