JP4137218B2 - LPG evaporator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、LPGの蒸発装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、LPG液等の気化に際して、熱交換器に供給されるLPG液をフラッシュさせて、気化効率を向上させようとする技術思想は公知であった。而して、LPG液の圧力を導入する方式のフラッシュバルブでは、その機構部をLPG液の供給ラインの配管上に設置する必要があったが、その設置位置は自ずと熱交換器から離れて別個に設けられるというのが現状であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した、従来この種のフラッシュバルブは、フラッシュ時の気化潜熱によって発生する作動部の氷結や、パッキンなどの閉止部材の冷却・硬化等に対して作動性を維持するために、その弁の冷熱低温対策のための特殊加工や弁の大型化が避けられず、この結果、蒸発装置自体が大型化する等の課題が見られたものである。
【0004】
また、上記フラッシュバルブにてフラッシュされたLPG液を熱交換器に給送する際、熱媒の温度が所定以下である場合には、十分に気化されないLPG液が消費側に供給されることになる。そして、LPG液は気化時に数百倍という膨張率を有するため、十分に気化されない未蒸発のLPG液を消費側に供給することになれば、爆発の危険がある。そこで、このような危険を回避するためには、熱媒の温度を逐次監視して、当該温度が所定以下になればフラッシュバルブに対するLPG液の供給を遮断する構成や、安全性をより高めるために、熱媒の温度低下によりLPG液の供給を遮断した後、熱媒の温度が所定以上に回復しなければLPG液の供給を再開できない構成を設ける必要がある。そして、こうした安全機構は、遮断弁を採用して構成できることから、当該安全機構を上述したフラッシュバルブと一のハウジング内にユニット化することが、蒸発装置の小型化につながるという観点から好ましいものである。
【0005】
本発明は上述した課題に基づき、LPG液などの液化ガスの気化に必要な一連の装置全体のコンパクト化を図ることを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明では、サーモバルブ及びフラッシュバルブを一つのハウジングにマウントしてなるマルチバルブと、上記ハウジングを上方に固定可能とした熱交換器とを備え、
上記サーモバルブは、LPG供給元と接続され、常態で閉弁方向に付勢された遮断弁をリセットロッドの往復運動により開閉制御するに当たり、当該リセットロッドは軸方向に長孔状の貫通孔を形成し、且つ当該貫通孔の開口面の一方に切欠部を形成してなると共に、上記熱交換器の熱媒の温度変化に応じて伸縮運動するベローズの押圧力により上記リセットロッドに直角に進退自在な弁開ロックカラーと、上記リセットロッドと直角状態に上記貫通孔を往復自在に挿通し、且つ上記弁開ロックカラーと当接可能なロック解除ロッドと、当該ロック解除ロッドを上記押圧力に対向して一定圧で付勢する温度設定スプリングとを備え、熱媒の温度変化に基づいて上記ベローズの押圧力の変化により上記弁開ロックカラーをリセットロッドの上記切欠部に係脱する一方、
上記フラッシュバルブは、上記ハウジングにダイヤフラム機構を設置し、その圧力室を経てダイヤフラムの弁軸が嵌入可能で、且つ上記サーモバルブのLPG液出口と連通する弁孔を上記ハウジングに貫設し、当該弁孔と連通してハウジング下面から上記熱交換器に突出するフラッシュ弁機構を設けると共に、上記ダイヤフラム機構の圧力室には、気化後のLPGガスの気化圧の一部を導入可能に構成するという手段を用いた。
【0007】
また、請求項2では、熱媒の温度低下によるLPGの遮断後、熱媒の温度が所定以上に回復しなければフラッシュバルブに対するLPGの供給を再開できないようにするため、上記構成の蒸発装置において、サーモバルブは、さらにリセットロッドは切欠部と一対に別の切欠部を段違いに形成してなると共に、ロック解除ロッドを挟んで弁開ロックカラーと対峙する弁閉ロックカラーと、これらロックカラーそれぞれを軸方向に挿通してロック解除ロッドと当接可能な一対の連動子と、これら連動子を上記ロック解除ロッドに向かって押圧可能な一対の受圧子と、これら受圧子をバネ受けとして上記各ロックカラーをリセットロッド側に付勢する一対のロックスプリングとを備え、一方の受圧子にはベローズの押圧力を作用させると共に、他方の受圧子には温度設定スプリングの付勢力を作用させ、上記ベローズの押圧力の変化により上記各ロックカラーを上記各切欠部に係脱するという手段を選択的に用いた。
【0008】
請求項3では、フラッシュ弁機構がハウジング下面に長く突出する関係上、当該フラッシュ弁体を操作する弁軸の強度を確保する必要が生じる上、また当該弁軸にかかる負荷を軽減する目的で、弁軸基部とニードルシャフトを二部材に分割し、両者が常に接続するような手段を採用した。
【0009】
さらに請求項4では、熱交換器は、ヒータによって加熱される温水槽の内部に設けられた蛇管と、この蛇管の出口に連続して設けられたチャンバー筒とから構成するという手段を用いた。
【0010】
さらにまた、請求項5では熱交換器は、温水槽内に設けた上端に流入口を有する外筒と、それと同軸内側に設けた上記外筒より短い内筒からなる二重筒の間隙にコイルフィンを設けて螺旋状の熱交換通路を構成する一方、上記内筒の上端を閉塞すると共に下端を開口してガス溜め室を形成し、内筒の下端開放部より上方まで出口管を延長し、この出口管の下端は外筒下端の排出口に接続し、さらに外筒下端を重質分貯留部とすると共に、当該重質分貯留部の底部にドレン排出口を設けて構成するという手段を用いた。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面に従って説明する。図1〜図3は、本発明の一実施形態に係る蒸発装置を示した正面断面図、側面断面図、平面図であって、図中、100は後述するように数種類の弁機構を一つのハウジング101にマウントした多機能型バルブ(以下、「マルチバルブ」という)、200は主として蛇管41とチャンバー筒42を備えた蛇管式の熱交換器、300はヒータ51を熱源として温水を水密に収容すると共に、その胴部52を保温材53で被覆した上からカバー54を設けてなる温水槽、400はLPGボンベ等のLPG源(図示せず)からマルチバルブ100にLPG液を供給する液入口、500は熱交換器200で気化されたLPGガスをガス出口ブロック501を介して消費側機器(図示せず)に供給するガス出口である。なお、図中、502はマルチバルブ100に接続された液圧計、503は温水槽300の温水温度を計測する温度計、504はガス出口ブロックに接続されたガス圧計を示す。
【0012】
マルチバルブ100は、図4、図5に示したように、1つのハウジング101に対して数種類の弁機構、即ち本実施形態ではサーモバルブ102、気化圧力調整用のフラッシュバルブ103及び異常圧力防止弁104の3種類の弁機構をマウントし、ユニット化したものであって、当該ユニット構造により蒸発装置全体の小型化に大きく寄与するのである。なお、当該実施形態における各弁機構102・103・104の接続形態は、図4のA−A断面図を示した図6に示される通り、液入口400は流路R1を介してサーモバルブ102における遮断弁2と接続すると共に、この遮断弁2の出口を流路R2を介して異常圧力防止弁104に接続し、さらに異常圧力防止弁104の出口をフラッシュバルブ103におけるフラッシュ弁機構31の弁座筒31bに接続した形態である。当該接続形態によって、LPGボンベ等のLPG源から供給されたLPG液は、サーモバルブ102、異常圧力防止弁104、フラッシュバルブ103の順で流路制御され、最終的にはフラッシュバルブ103でフラッシュした霧状のLPG液を熱交換器200に供給するものである。以下、図7〜図14に従って、各弁機構102・103・104の構造並びに動作をさらに詳述する。
【0013】
図7〜12は、図4におけるB−B断面図を示したものであって、サーモバルブ102の構造並びに動作説明に係るものである。これらの図において、1はバルブ本体、2はバルブ本体1に取り付けられた遮断弁、3・4は遮断弁2の弁室2aとそれぞれ連通するLPG液流入口・LPG液排出口である。そして、本実施形態ではこのサーモバルブ102のLPG液流入口3を液入口400を介してLPGタンクやLPGボンベ等のLPG源と接続する一方、LPG液排出口4は後段の異常圧力防止弁104を介してフラッシュバルブ103と接続することにより、LPG液をフラッシュバルブ103に供給するに当たり、温水槽300内の温水の温度に感応して遮断弁2の開閉制御を行うものである。
【0014】
5は弁体2bを押圧して遮断弁2を開弁する弁棒であって、後述するリセットロッド6により進退する。一方、弁体2bは、バルブ本体1に固定された弁ホルダー2cをバネ受けとする弁閉止スプリング2dによって、弁座2eと着座する方向(図面の左方向)に付勢されているが、図7は弁体2bを弁閉止スプリング2dに抗して弁棒5により押圧し、遮断弁2を開弁した状態を示している。なお、2fは弁棒5の進退を許容しつつLPG液の漏出を防ぐパッキンである。
【0015】
6はバルブ本体1に形成した挿嵌孔1aに沿って可動するリセットロッドであり、その先端部を先鋭のテーパ部6aとし(図8参照)、リセットロッド6を上下に変位させることによって、上記テーパ部6aを弁棒5に当接させて当該弁棒5を進退させるものである。なお、リセットロッド6は、ロッド本体6bに形成された拡径段部6c(図8参照)と、バルブ本体1に固設されたロッドガイド6dとの間に介装されたリターンスプリング6eによって、常態ではテーパ部6aが弁棒5と非接触となる位置まで上方に付勢されているが、図1はリセットロッド6をリターンスプリング6eに抗してテーパ部6aが弁棒5に当接・押圧する位置までバルブ本体1に押し込んだ状態を示している。
【0016】
またリセットロッド6には、図9(A)に示されるように、ロッド本体6bを貫通して長孔状の貫通孔6fが形成されており、さらに図9(B)に示される通り、当該貫通孔6fの形成範囲においてロッド本体6bには、ベローズ9側の右切欠部6gを下側、遮断弁2側の左切欠部6hを上側として、2つの切欠部6g・6hが左右段違いに形成されている。ここで、上側又は下側とは、リセットロッド6の操作方向を基準として定義した。なお、6iはリセットロッド6を手動操作するためのノブである。
【0017】
このように本実施形態では、リセットロッド6と弁棒5とをL字の直角状態に配置したので、両者5・6を直線状に配置した場合と比べてバルブ本体1の上下幅を圧縮することができ、サーモバルブを極めてコンパクトに構成することができた。なお、リセットロッド6と弁棒5とがなす角度が鋭角又は鈍角となるように、両者5・6を配置することも可能である。
【0018】
次に、図7において、7はベーパライザにおける温水槽300の温水中に浸漬される感温函であって、その内部には温水の温度に感応して熱膨張する性質の感温流体8が封入されている。9は導管10を介して感温函8と連通したベローズであって、当該ベローズ9とベローズカバー11とで形成される感圧室12にも前述の感温流体8が封入されている。即ち、熱媒たる温水の温度に比例して感温流体8が膨張又は収縮し、感圧室12の内圧が変化するため、この内圧に応じてベローズ9を伸縮させるように構成している。
【0019】
13はベローズ9の伸縮に連動して左右に可動する受圧子であって、その動きは当該受圧子13をバネ受けとする弁開スプリング14を介して弁開ロックカラー15に伝達される。弁開スプリング14は弁開ロックカラー15をリセットロッド6側に付勢している。また、受圧子13の動きは、弁開ロックカラー15を挿通し、受圧子13と一体的に設けた連動子16を介してロック解除ロッド17にも伝達される。なお、ロック解除ロッド17はリセットロッド6の貫通孔6fを挿通しており、両者6・17を直交状態に保ちつつ、リセットロッド6の可動を許容している。また、弁開ロックカラー15はロック解除ロッド17と嵌合可能としている。ここで、図7は、リセットロッド6を押し下げた状態(弁開状態)を示したものであるが、この状態において弁開スプリング14は弁開ロックカラー15を左切欠部6hに弾性的に係合させる作用を行う。従って、弁開ロックカラー15が左切欠部6hに係合した状態では、リセットロッド6は押し下げ状態で固定され、弁開状態が維持される。
【0020】
18は一端がロック解除ロッド17と係合可能な弁閉ロックカラーであって、その他端は温度設定連動子19をバネ受けとする弁閉スプリング20によりリセットロッド6側に付勢されている。また、温度設定連動子19は、バルブ本体1にねじ込みにより固定された温度設定ツマミ21をバネ受けとする温度設定スプリング22によって、リセットロッド6側に付勢されている。さらに、温度設定連動子19に一体的に設けた連動棒23を弁閉ロックカラー18を挿通させてロック解除ロッド17と当接可能とすることにより、温度設定スプリング22による付勢力は、温度設定連動子19・連動棒23・ロック解除ロッド17・連動子16・受圧子13・ベローズ9を介して感圧室12の内圧とバランスをとるように構成されている。当該構成によれば、感圧室12の内圧が温度設定スプリング22のバネ圧を上回ったときにはじめてベローズ9が収縮し始め、これに連動して後段の各部材が変位することになる。即ち、温度設定スプリング22のバネ圧を変えることで、熱媒が何度のときにベローズ9および後段の部材を変位させるかが調整され、弁開ロックカラー15を左切欠部6hに係合させて遮断弁2を開弁させる温度設定がなされる。換言すれば、遮断弁2を開弁したい温水の温度に合わせて温度設定スプリング22のバネ圧を選択することができるのである。
【0021】
なお、本実施形態では温度設定ツマミ21をねじ込みでバルブ本体1に固定するように構成しているので、温度設定スプリング22自体を交換することなく、温度設定ツマミ21のねじ込み量を調整することによって、温度設定スプリング22の蓄積エネルギー、即ちバネ圧を調整することができ、ベローズ9の収縮開始の温度を設定することができる。なお、図中、24は温度設定ツマミ21のロックナットである。
【0022】
続いて、上記構成のサーモバルブの動作を図7並びに図10〜図12に従って説明する。図7は、温水槽300の温水が遮断弁2を開弁させたい所定温度(上限設定温度)以上に保たれているときの状態を示したものであって、このときLPG液をフラッシュバルブ103に供給する必要上、遮断弁2は開弁しなければならない。そこで、リセットロッド6を手動によりバルブ本体1に押し込み(リセット操作)、テーパ部6aを弁棒5と当接させて、当該弁棒5を右方向に押圧することによって遮断弁2を開弁する。そして、この状態は次のようにして維持される。
【0023】
即ち、温水が上限設定温度以上にある場合、感温流体8が熱膨張して感圧室12の内圧が上昇するため、ベローズ9が収縮され、この動きは受圧子13を介して弁開スプリング14に伝達される。そして、当該弁開スプリング14の付勢力によって弁開ロックカラー15がリセットロッド6の左切欠部6hに弾性的に係合し、リセットロッド6は押し込まれた状態で固定(ロック)され、遮断弁2の弁開状態が維持されるのである。このときベローズ9の圧力は受圧子13・連動子16・ロック解除ロッド17・連動棒23・温度設定連動子19を介して温度設定スプリング22で吸収された後は、弁閉スプリング20を収縮させるようにも作用するため、弁閉ロックカラー18はリセットロッド6から開離した状態となる。
【0024】
一方、温水の温度が設定温度(下限設定温度)以下になった場合は、図10に示されるように、感温流体8が収縮することによって感圧室12の内圧が下がるため、ベローズ9が伸張して、設定温度スプリング22の付勢力により受圧子13が左方向に変位する。つまり、ロック解除ロッド17には連動棒23・温度設定連動子19を介して温度設定スプリング22の付勢力が作用し、当該ロック解除ロッド17をベローズ9側に変位させる力が働くからである。このように受圧子13の変位によって弁開スプリング14の蓄積エネルギーが減少すると共に、ロック解除ロッド17の右方向の変位により弁開ロックカラー15がリセットロッド6から開離して左切欠部6hとの係合が解かれる。
【0025】
この結果、リセットロッド6はフリーとなるためリターンスプリング6eによって上方に変位し、テーパ部6aと弁棒5が非接触の状態となって、弁体2bが弁閉止スプリング2dの付勢力により弁座2eに着座し、遮断弁2は閉弁する。さらに、この閉弁状態は次のようにして維持される。即ち、リセットロッド6が上方に変位することによって、右切欠部6gが弁閉ロックカラー18と対向して位置する。そして、それまで収縮状態にあった弁閉スプリング20の付勢力を受けて弁閉ロックカラー18が右切欠部6gと係合することによって、遮断弁2を閉弁した状態でリセットロッド6は固定(ロック)されるのである。
【0026】
つまり本実施形態では、温水が下限設定温度以下となった場合、弁開ロックカラー15の左切欠部6hへの係合を解除して、リセットロッド6の上方への変位に連動して遮断弁2を閉弁すると同時に、弁閉ロックカラー18を右切欠部6gに係合させることによって、リセットロッド6を固定し、リセットロッド6の押し込み操作をできないように構成している。
【0027】
ここで、下限設定温度とは遮断弁2を閉弁したいときの熱媒(温水等)の温度をいい、具体的には弁開ロックカラー15を左切欠部6hから完全に離脱する共に、弁閉ロックカラー18を右切欠部6gと係合できるときの熱媒の温度をいう。一方、上限設定温度とは遮断弁2を開弁したいときの熱媒の温度をいい、具体的には弁閉ロックカラー18を右切欠部6gから完全に離脱すると共に、弁開ロックカラー15を左切欠部6hに係合できるときの熱媒の温度をいう。
【0028】
次に、図10の状態から、温水が再び上限設定温度まで回復した場合には、図11に示されるように、感温流体8が熱膨張して感圧室12の内圧が上昇し、これに連動してベローズ9が収縮すると共に、受圧子13・連動子16を介してロック解除ロッド17を右方向に押圧する。さらに、ロック解除ロッド17と連動して弁閉ロックカラー18が右方向に変位することによって、右切欠部6gから離脱する。この結果、リセットロッド6は押し込み操作が可能な状態となる。
【0029】
なお、このとき感圧室12の内圧は受圧子13・弁開スプリング14を介して弁開ロックカラー15にも伝達されるが、当該弁開ロックカラー15はリセットロッド6のロッド本体6bと当接するため変位できないことから、弁開ロックカラー15に作用する力は弁開スプリング14によって吸収される。
【0030】
そして図11の状態から、リセットロッド6を手動により押し込む(リセット操作)ことによって、図12に示されるように、テーパ部6a、ロッド本体6bの順でスムーズに弁棒5を押圧して、遮断弁2を開弁させることができ、フラッシュバルブ103に対するLPG液の供給が再開されるのである。また、リセットロッド6を押し込むことによって、左切欠部6hが弁開ロックカラー15と対向するため、それまで収縮状態にあった弁開スプリング14の付勢力によって、弁開ロックカラー15が左切欠部6hに突出して弾性的に係合し、リセットロッド6の押し込み状態、即ち遮断弁2の開弁状態が維持されるのである。その後は、上述した図10〜12の動作を繰り返すことにより、温水の温度に応じて遮断弁2を開閉し、フラッシュバルブ103に対するLPG液の供給制御を行うことができる。
【0031】
なお、上述した実施形態では、リセットロッド6に右切欠部6gを形成すると共に、当該右切欠部6gに係合可能な弁閉ロックカラー18を設けて、熱媒の温度低下による遮断弁2の閉弁後、熱媒の温度が上限設定温度まで回復しなければリセットロッド6を操作できないように構成した。これは、熱媒が下限設定温度以下(閉弁状態)にあるときに、リセットロッド6の不用意な操作による危険を回避するためである。しかし、本発明の本来的な目的は、少なくとも熱媒が下限設定温度以下になったときに遮断弁2を閉弁することである上、熱媒の温度が回復し、リセットロッド6を押し込み操作すべきタイミングは、従来公知の手段により達成できる。即ち、ヒータなどによって温度低下した熱媒を上限設定温度まで上昇させる手段と共に、温度計を設定して熱媒の温度が回復したことを確認してから、リセットロッド6を操作することも可能であることを理由とする。
【0032】
そこで、本発明の別の実施形態としては、上述した実施形態からリセットロッド6の右切欠部6g若しくは弁閉ロックカラー18・弁閉スプリング20の何れか、又はこれら全て6g・18・20を省略した構成とすることも可能である。また、これと同時に温度設定連動子19・連動棒23を省略して、温度設定スプリング22により直接ロック解除ロッド17を付勢する構成であってもよい。当該構成とすることで、熱媒の温度低下による遮断弁2の閉弁制御は確保しつつ、バルブの部品数を少なくできると共に、内部構造の簡素化が図られ、バルブの小型化にも寄与することができる。
【0033】
また、上記実施形態では、感圧室12の内圧変化を横方向にとり、これに追随して弁開ロックカラー15、ロック解除ロッド17、弁閉ロックカラー18等の感温機構並びに遮断弁2を水平方向に配置する一方、リセットロッド6を垂直方向に配置したが、この状態から正負何れかに90度回転させた配置であってもよいことはもちろんである。また、遮断弁2、ベローズ9、温度設定ツマミ21を左右反対に配置したり、これに応じてリセットロッド6の配置を上下反対に変更することも、本発明の技術的に範囲に含まれるのである。
【0034】
続いて、本実施形態における気化圧力調整用のフラッシュバルブ103及び異常圧力防止弁104を、図5のC−C一部断面を示した図13に従って詳述する。なお、異常圧力防止弁104は、サーモバルブ102を通過したLPG液の液圧をフラッシュバルブ103に送出するに当たり、熱交換器200のLPG側の内圧力の異常上昇を防止するためのものであるが、当該異常圧力防止弁104は公知の構造であるため、詳細な説明を割愛する。
【0035】
図13において、31はハウジング101の下面に長く突出して設けられたフラッシュ弁機構、また、32はハウジング101の上部に取付けられたダイヤフラム機構を示したものである。
【0036】
さらに、ハウジング101は、上面にダイヤフラム機構32の圧力室32aを凹成し、該圧力室32aの中心部からハウジング101を貫通してダイヤフラムDの弁軸32bが嵌挿されて摺動自在な弁孔30aを設けたものである。当該弁孔30aには、サーモバルブ102及び異常圧力防止弁104を介してLPG液が流入し(図6を参照)、流入したLPG液は後述するフラッシュ弁機構31によって霧状にフラッシュされ、後段の熱交換器200に供給される。また、当該フラッシュバルブ103は、図3に示されるように、ガス導管Gを介してガス出口ブロック501と接続され、気化後のLPGガスの一部を導入するようにしているが、ガス出口ブロック501から導入されたLPGガスは、図13及び図13のD−D断面を示した図14から明らかな通り、ガス導入管Gと連通してハウジング101に貫設された導入孔30を介して、ダイヤフラム機構32の圧力室32aに導入し、フラッシュ弁機構31について当該ガス圧によるフィードバック制御を行っている。
【0037】
なお、本実施形態では弁孔30aと連通する流路R3を介して、その出口に上記弁孔30aにおけるLPG液の液圧を計測可能な液圧計502(図1・図3を参照)を接続するようにしている。また、図14において700は、異常圧力防止弁104の作動圧力を確認する場合に使用するためのニードル弁であり、通常は開状態で使用するものである。
【0038】
而して、ハウジング101の下面に長く突出して設けられるフラッシュ弁機構31は、その外套31a内に、上記気化圧の変動を受けて弁孔30a内を自在に摺動する弁軸32bの下半部に連成されたニードルシャフト32cを案内する弁座筒31bを内嵌し、その下端部の弁座31cと該弁座31cを挟んで上記ニードルシャフト下端の弁体31dとの開離量に対応して、この部分に供給されるLPG液のフラッシュ量を自動的に制御し、その噴出口31eから外套31aの下部通孔31fを経て、熱交換器200における蛇管41の上端入口45に給送し得るようにしたものである。
【0039】
さらに、上記ダイヤフラム機構32は、その圧力室32aにフィードバックされる気化後のLPGガスの気化圧を受けて作動する弁軸32bとダイヤフラムDに一定の押下力を付与するスプリングSとから構成される一般的な構造を有するものである。
【0040】
ところで、本発明における上記ハウジング101は、温水槽300の上端部に固定的に設置されるものであるから、該ハウジング下面に長く突出して設けられるフラッシュ弁機構31の外套31aは、装着時に少なくともその下部が熱交換器200の上端入口45の温水の喫水面近傍に貫入可能であり、この構成がLPG液のフラッシュ時の気化潜熱による温度低下を防止し得るものである。
【0041】
なお、上記フラッシュ弁機構31をハウジング下面から長く突出させるために、フラッシュ弁体を作動させるダイヤフラムD側の弁軸32bが長大となり、弁軸に係る負荷の増大を考慮して、上記弁構成の弁軸32bを弁軸基部側と下半部のニードルシャフト32cとの間で分断し、両部材の端面が常時弾力的に接合可能であるようにすることも自由である。
【0042】
図13において32dはダイヤフラム機構32における上記スプリングSの押下力の調整ボルト、sはフラッシュ弁体31dを上向きに付勢するスプリングを示す。
【0043】
次に、熱交換器200について詳述すると、図1・3に示されるように、スパイラル状に形成された蛇管41の中央部にチャンバー筒42を立設すると共に、蛇管41の下端出口43をチャンバー筒42の下方入口44に接続した構造であって、さらに蛇管41の上端入口45はマルチバルブ100におけるフラッシュバルブ103と接続する一方、チャンバー筒42の上方出口46はガス出口ブロック501を介してガス出口500と接続したものである。なお、図1・図3において、47はマルチバルブ100におけるサーモバルブ102の感温函を収容する保護管である。
【0044】
当該熱交換器200によれば、マルチバルブ100におけるフラッシュバルブ103から給送された霧状のLPG液は、蛇管41を通過する際に一部蒸発し、さらに未蒸発のLPG液はチャンバー筒42の内部で蒸発するため、全流路を通過してLPG液を完全に蒸発させることができる。
【0045】
また、蛇管41とチャンバー筒42による熱交換を同時に採用し、蛇管41で未蒸発のLPG液を補完的にチャンバー筒42内で蒸発させることとしたので、蛇管41の内壁に対する重質分のこびりつきを回避することができたと同時に、両者相俟って熱交換率を維持しているため、小型で効率のよい熱交換器200とすることができ、当該熱交換器200によって蒸発装置全体の小型化に寄与することができた。
【0046】
なお、熱交換器200及び温水槽300からなる熱交換部は、図15に示すように給湯式の熱交換器600を採用することも可能である。即ち、当該熱交換器600は、温水槽60内に設けた上端にLPG液の流入口を有する外筒61と、それと同軸内側に設けた前記外筒61より短い内筒62からなる二重筒の間隙にコイルフィン63を設けて螺旋状の熱交換通路64を構成する一方、前記内筒62の上端を閉塞すると共に下端を開口してガス溜め室65を形成し、内筒62の下端開放部から上方まで出口管66を延長し、この出口管66の下端は外筒61下端の排出口67に接続し、さらに外筒61下端を重質分貯溜部68とし、さらにこの重質分貯溜部68の底部にドレン排出口69を設けたものである。
【0047】
また、当該熱交換器600は、温水を温水流入口61aから注入すると共に温水流出口61bから排出させて、この温水の循環によって熱交換を行う、いわゆる給湯式熱交換器を示したものである。ただし、温水槽は上記温水循環構造に代えて、ヒータを採用した密閉型であってもよいことは勿論である。
【0048】
当該熱交換器600によれば、熱交換通路で気化したガスを一旦ガス溜め室65に貯溜した後、排出するようにしたので、気化の際に生じたガス圧の脈動をガス溜め室65が吸収して、排出時にはほとんど脈動をなくすことができる。また、内筒62をガス溜め室65としたので、全体の大きさを小さくすることができる。さらに、出口管67を内筒62内に立ち上げて設けたので、重質分やドレンが直接排出口から流出することがなく、別途設けたドレン排出口69より簡単に取り出して回収することが可能となった。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればフラッシュバルブとサーモバルブが一つのハウジング内に収容され、極めて小型化されているため、LPG液の気化に当たって、そのハウジング下面を熱交換器の上端部に固定することにより、ハウジング下面に長く突出するフラッシュ弁機構のフラッシュ部が温水の喫水面近傍に位置するため、気化潜熱等による関連作動部の氷結や閉止部材の硬化等のトラブルは全くない。
【0050】
さらに本発明では、ダイヤフラムの駆動源として、熱交換器で気化されたLPGガスの気化圧を圧力室にフィードバックし、当該気化圧によって直接LPG液のフラッシュ量を制御するようにしたものであるから、消費側に供給されるLPGガスの圧力を常時適正に維持、管理することが可能となった。
【0051】
また、本発明におけるサーモバルブでは、遮断弁をリセットロッドの操作により開閉制御するようにし、当該リセットロッドの操作を感温流体の熱膨張に応じて変位する弁開ロックカラーの切欠部に対する係合により実現したので、熱媒の温度に応じて遮断弁を確実に開閉制御することができた。また、当該サーモバルブは、リセットロッドと、これを制御するベローズや弁開ロックカラー等の感温機構とを直交状態に配置したので、当該サーモバルブの小型化と共に、蒸発装置全体の小型化にも寄与することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る蒸発装置の正面断面図
【図2】同、側面断面図
【図3】同、平面図
【図4】同蒸発装置におけるマルチバルブを示した側面図
【図5】同マルチバルブの平面図
【図6】同マルチバルブのA−A断面図
【図7】上記蒸発装置におけるサーモバルブのB−B断面図
【図8】同サーモバルブにおけるリセットロッドの斜視図
【図9】(A)は同リセットロッドの正面図、(B)は同リセットロッドの側面図
【図10】図7の状態から熱媒の温度低下によるサーモバルブの閉弁動作を示した断面図
【図11】図10の状態から熱媒の温度上昇によるサーモバルブの動作を示した断面図
【図12】サーモバルブのリセット動作を示した断面図
【図13】フラッシュバルブにおいて図5のC−C断面図
【図14】同フラッシュバルブにおいて図13のD−D断面図
【図15】熱交換部の別実施形態を示した断面図
【符号の説明】
100 多機能型バルブ(マルチバルブ)
102 サーモバルブ
103 フラッシュバルブ
104 異常圧力防止弁
200 熱交換器
300 温水槽
400 液入口
500 ガス出口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention LPG It is related with the evaporation apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a technical idea for improving the vaporization efficiency by flushing the LPG liquid supplied to the heat exchanger when vaporizing the LPG liquid or the like has been known. Thus, in the flash valve of the type in which the pressure of the LPG liquid is introduced, the mechanism portion needs to be installed on the piping of the LPG liquid supply line, but the installation position is naturally separated from the heat exchanger. It was the present situation that it was established in.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described conventional flash valve of this type is designed to maintain its operability against icing of the operating portion generated by latent heat of vaporization during flashing and cooling / curing of a closing member such as a packing. Special processing for countermeasures against low temperatures and enlargement of valves are unavoidable, and as a result, problems such as enlargement of the evaporator itself have been observed.
[0004]
In addition, when the LPG liquid flushed by the flush valve is fed to the heat exchanger, the LPG liquid that is not sufficiently vaporized is supplied to the consuming side if the temperature of the heat medium is below a predetermined level. Become. Since the LPG liquid has an expansion rate of several hundred times when vaporized, there is a risk of explosion if unvaporized LPG liquid that is not sufficiently vaporized is supplied to the consumer. Therefore, in order to avoid such a danger, the temperature of the heating medium is sequentially monitored, and when the temperature falls below a predetermined level, the supply of the LPG liquid to the flash valve is shut off, and the safety is further enhanced. In addition, it is necessary to provide a configuration in which the supply of the LPG liquid cannot be resumed unless the temperature of the heat medium recovers beyond a predetermined level after the supply of the LPG liquid is interrupted due to the temperature drop of the heat medium. Since such a safety mechanism can be configured by adopting a shut-off valve, it is preferable from the viewpoint of unitizing the safety mechanism in the same housing as the above-described flash valve from the viewpoint of downsizing the evaporator. is there.
[0005]
The present invention is based on the above-described problems and aims to make the entire series of apparatuses necessary for vaporizing liquefied gas such as LPG liquid compact.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention comprises a multi-valve in which a thermo valve and a flush valve are mounted in one housing, and a heat exchanger that can fix the housing upward.
The above-mentioned thermo valve is connected to the LPG supply source, and when the shut-off valve normally urged in the valve closing direction is controlled to open and close by the reciprocating motion of the reset rod, the reset rod has an elongated through hole in the axial direction. And a notch is formed on one of the opening surfaces of the through-hole, and is moved forward and backward at right angles to the reset rod by the pressing force of the bellows that expands and contracts according to the temperature change of the heat medium of the heat exchanger. A free valve opening lock collar, a lock releasing rod that is reciprocally inserted through the through-hole in a state perpendicular to the reset rod and that can contact the valve opening lock collar, and the unlocking rod is subjected to the pressing force. And a temperature setting spring that is biased with a constant pressure, and the valve opening lock collar is connected to the reset rod by the change in the pressing force of the bellows based on the temperature change of the heating medium. While engaging and disengaging the missing part,
The flush valve has a diaphragm mechanism installed in the housing, a valve shaft of the diaphragm can be fitted through the pressure chamber, and a valve hole communicating with the LPG liquid outlet of the thermo valve penetrates the housing. A flush valve mechanism that communicates with the valve hole and protrudes from the lower surface of the housing to the heat exchanger is provided, and the pressure chamber of the diaphragm mechanism is configured so that a part of the vaporization pressure of the LPG gas after vaporization can be introduced. Means were used.
[0007]
Further, in
[0008]
In
[0009]
Further, in the fourth aspect of the present invention, means is used in which the heat exchanger includes a snake tube provided inside a hot water tank heated by a heater and a chamber cylinder provided continuously at the outlet of the snake tube.
[0010]
Furthermore, in
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 to 3 are a front sectional view, a side sectional view, and a plan view showing an evaporation apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure,
[0012]
As shown in FIGS. 4 and 5, the multi-valve 100 has several types of valve mechanisms for one
[0013]
7 to 12 are sectional views taken along the line B-B in FIG. 4 and relate to the structure and operation of the
[0014]
[0015]
[0016]
Further, as shown in FIG. 9 (A), the
[0017]
Thus, in this embodiment, since the
[0018]
Next, in FIG. 7,
[0019]
[0020]
[0021]
In this embodiment, the
[0022]
Subsequently, the operation of the thermo valve having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. 7 and 10 to 12. FIG. 7 shows a state in which the hot water in the
[0023]
That is, when the hot water is equal to or higher than the upper limit set temperature, the
[0024]
On the other hand, when the temperature of the hot water becomes equal to or lower than the set temperature (lower limit set temperature), as shown in FIG. 10, the internal pressure of the pressure
[0025]
As a result, the
[0026]
That is, in the present embodiment, when the hot water becomes equal to or lower than the lower limit set temperature, the valve
[0027]
Here, the lower limit set temperature refers to the temperature of the heat medium (hot water or the like) when the
[0028]
Next, when the hot water recovers from the state shown in FIG. 10 to the upper limit set temperature again, as shown in FIG. 11, the temperature-
[0029]
At this time, the internal pressure of the
[0030]
Then, by manually pushing in the
[0031]
In the above-described embodiment, the
[0032]
Therefore, as another embodiment of the present invention, either the right notch 6g of the
[0033]
Further, in the above embodiment, the change in the internal pressure of the
[0034]
Subsequently, the
[0035]
In FIG. 13,
[0036]
Further, the
[0037]
In this embodiment, a hydraulic pressure gauge 502 (see FIGS. 1 and 3) capable of measuring the liquid pressure of the LPG liquid in the
[0038]
Thus, the
[0039]
Further, the
[0040]
By the way, since the
[0041]
In order to make the
[0042]
In FIG. 13, 32d is a bolt for adjusting the pressing force of the spring S in the
[0043]
Next, the
[0044]
According to the
[0045]
In addition, since heat exchange between the
[0046]
In addition, the heat exchange part which consists of the
[0047]
The
[0048]
According to the
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the flash valve and the thermo valve are accommodated in one housing and are extremely miniaturized, when the LPG liquid is vaporized, the lower surface of the housing is used as the upper end of the heat exchanger. By fixing, the flush part of the flush valve mechanism that protrudes long on the lower surface of the housing is located in the vicinity of the draft surface of the hot water, so there are no troubles such as icing of the related working part due to vaporization latent heat or the like and hardening of the closing member.
[0050]
Furthermore, in the present invention, as the diaphragm drive source, the vaporization pressure of the LPG gas vaporized in the heat exchanger is fed back to the pressure chamber, and the flush amount of the LPG liquid is directly controlled by the vaporization pressure. It has become possible to always maintain and manage the pressure of the LPG gas supplied to the consumer side properly.
[0051]
Further, in the thermo valve according to the present invention, the shut-off valve is controlled to be opened and closed by the operation of the reset rod, and the operation of the reset rod is engaged with the notch portion of the valve opening lock collar that is displaced according to the thermal expansion of the temperature-sensitive fluid. As a result, the shut-off valve can be reliably opened and closed according to the temperature of the heat medium. In addition, since the thermo valve has a reset rod and a temperature sensing mechanism such as a bellows and a valve-opening lock collar that are controlled in an orthogonal state, it is possible to reduce the size of the thermo valve and the evaporator as a whole. Could also contribute.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view of an evaporator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view of the same.
FIG. 3 is a plan view of the same.
FIG. 4 is a side view showing a multi-valve in the evaporator.
FIG. 5 is a plan view of the multi-valve.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the multi-valve taken along the line AA.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the thermo valve BB in the evaporator.
FIG. 8 is a perspective view of a reset rod in the thermo valve.
9A is a front view of the reset rod, and FIG. 9B is a side view of the reset rod.
10 is a cross-sectional view showing the closing operation of the thermo valve due to the temperature drop of the heat medium from the state of FIG.
11 is a cross-sectional view showing the operation of the thermo valve due to the temperature rise of the heat medium from the state of FIG.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a reset operation of a thermo valve
13 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 5 in the flash valve.
14 is a sectional view taken along the line DD of FIG. 13 in the flush valve.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing another embodiment of the heat exchange unit
[Explanation of symbols]
100 Multi-function valve (multi-valve)
102 Thermo valve
103 flush valve
104 Abnormal pressure prevention valve
200 heat exchanger
300 hot water tank
400 liquid inlet
500 Gas outlet
Claims (5)
上記フラッシュバルブは、上記ハウジングにダイヤフラム機構を設置し、その圧力室を経てダイヤフラムの弁軸が嵌入可能で、且つ上記サーモバルブのLPG液出口と連通する弁孔を上記ハウジングに貫設し、当該弁孔と連通してハウジング下面から上記熱交換器に突出するフラッシュ弁機構を設けると共に、上記ダイヤフラム機構の圧力室には、気化後のLPGガスの気化圧の一部を導入可能に構成してなることを特徴とするLPGの蒸発装置。A multi-valve in which a thermo valve and a flush valve are mounted in one housing, and a heat exchanger that allows the housing to be fixed upward, and the thermo valve is connected to an LPG supplier and normally closed When the shut-off valve biased in the direction is controlled to open and close by the reciprocating movement of the reset rod, the reset rod forms a long through hole in the axial direction, and a notch is formed on one of the opening surfaces of the through hole. And a valve-opening lock collar that can be moved back and forth at right angles to the reset rod by the pressing force of the bellows that expands and contracts according to the temperature change of the heat medium of the heat exchanger, and the reset rod at right angles to the reset rod. An unlocking rod that is reciprocally inserted through the through hole and that can contact the valve opening lock collar, and the unlocking rod is fixed to face the pressing force. While disengaged with the notch of the reset rod the valve open lock collar in a temperature setting spring for biasing, by a change in the pressing force of the bellows on the basis of the temperature change of the heating medium,
The flush valve has a diaphragm mechanism installed in the housing, a valve shaft of the diaphragm can be fitted through the pressure chamber, and a valve hole communicating with the LPG liquid outlet of the thermo valve penetrates the housing. A flush valve mechanism that communicates with the valve hole and protrudes from the lower surface of the housing to the heat exchanger is provided, and a part of the vaporization pressure of the LPG gas after vaporization can be introduced into the pressure chamber of the diaphragm mechanism. An LPG evaporation apparatus characterized by comprising:
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