JP4477419B2 - 空温・温水兼用型気化装置及び空温・温水兼用型ガス製造プラント - Google Patents

Description

本発明は、液化プロパンガス、液化ブタンガスなどの液化石油ガス（ＬＰＧ）或は液化天然ガス（ＬＮＧ）を気化するための気化装置に関し、特に、寒冷地、異常気象時の冷寒時、或は厳寒期においても使用可能な空温・温水兼用型気化装置及び斯かる気化装置を使用したガス製造プラントに関するものである。本発明は、液化プロパンガス、液化ブタンガスからそれぞれエアーが混合されたプロパンガス、ブタンガスを、或は、液化天然ガスから天然ガスを製造するのに好適に使用し得るものである。

本出願人は、特許文献１にて開示されるように、液化プロパンガスを空温式強制気化器にて気化し、エアーと混合することによって１３Ａプロパンエアーガスを製造するプラントを提案した。

この１３Ａプロパンエアーガス製造プラントに使用される空温式強制気化器は、その熱交換部の材質が、液体酸素或は液体窒素と同様の伝熱効率の高いアルミニウム製のフィン付き伝熱チューブ（総括伝熱係数：２５．３ｋｇ／ｍ³・ｈｒ・℃）にて作製され、一方、該気化器に流入する液化プロパンガスは、該気化器の液入口部にて減圧することにより液化プロパンガスの沸点を上昇させ、即ち、１Ｋｇ／ｃｍ²・Ｇの場合約−２７℃とし、大気温度と温度差を作り、フィン付き伝熱チューブにてガス化させる構造となっている。

このように、空温式強制気化器は、大気温度を熱源とし、大気温度と液化プロパンガスの液温との温度差により液化プロパンガスを蒸発させる構造とされるために、この１３Ａプロパンエアーガス製造プラントは、蒸発用熱源設備のためのイニシャルコスト及び設備のランニングコストがゼロであり、それによって極めて安価に都市ガスを製造供給し得るという特徴を有している。

しかしながら、本出願人による前記１３Ａプロパンエアーガス製造プラントでは、空温式強制気化器の設計能力は、設備のイニシャルコストなどを考慮して、大気温度−８℃以上、曇り、無風状態で４時間連続運転を標準としており、従って、寒冷地又は厳寒期における使用が困難となるか、或は場合によっては不可能となることがある。

例えば、日本で例をとるなら関東以南であれば、上記設計仕様の空温式強制気化器で十分対応可能であるが、その他の地区では冬期に於ける気化能力の低下を来すことになる。本出願人の実験研究の結果によると、関東北部が北限となる。

又、例え関東以南であっても、プラントの連続運転を続けると気化器への着霜が激しいため、切替のための予備の空温式強制気化器が必要となり、イニシャルコストが割高となる。

又、寒冷地又は厳寒期対策として別途に温水式ベーパーライザーを設置した場合には、更にイニシャルコストが大となる。

更に、我国においては、都市ガス製造プラントとして、液化ブタンガスを原料としてブタンエアーガスを製造することも試みられている。

該ブタンエアーガスプラントに使用される液化ブタンは沸点が高く、即ち、１Ｋｇ／ｃｍ²・Ｇの場合約１５℃であり、電気、温水或はスチームなどを熱源とした気化器にて気化することが必要とされ、上述したような１３Ａプロパンエアーガス製造プラントにて使用されるような従来の空温式強制気化器の使用は不可能であった。

本出願人は、上記の諸問題点に鑑みて、特許文献２及び特許文献３にて、一般には夏期には空温式、冬期は温水式にといったように、気候条件等により切替運転が可能であり、又、寒冷地或は厳寒期においても好適にＬＰＧの気化をなすことのできる空温・温水兼用型気化装置を提案した。

特許文献２に記載の空温・温水兼用型気化装置は、供給側マニホルドと、排出側マニホルドと、供給側マニホルド及び排出側マニホルドを連結する複数の伝熱チユーブとを有し、供給側マニホルドは、液化石油ガス管と、この液化石油ガス管の外側を囲包して配設されたジャケット管との二重管構造とされ、液化石油ガス管には液化石油ガスを供給し、そしてジャケット管には温水を供給する構成とされた。

又、特許文献３に記載の空温・温水兼用型気化装置は、特許文献２に記載の空温・温水兼用型気化装置と同様の構成とされるが、供給側マニホルドの外周囲に加熱管を螺旋状に巻き付け、加熱管内に温水を供給する構成とされた。

このような構成の空温・温水兼用型気化装置は、気化能力及び蒸発能力の増大を図ると共に、連続運転などにより生じた装置への着霜を効率よく除去することができ、切替用の予備気化器を必要とすることなく、効率よく、１３Ａプロパンエアーガス製造プラント或はブタンエアーガス製造プラントにても使用し得るものであった。

本出願人は、更に、特許文献４、５、６に記載されるように、上記空温・温水兼用型気化装置を改良するべく、温水の代わりにスチームを使用した空温・スチーム兼用型気化装置を提案した。

しかしながら、本出願人の更なる研究実験の結果、空温・スチーム兼用型気化装置は、空温・温水兼用型気化装置に比較すると熱伝導率が高く、気化能力及び蒸発能力の増大を図ることはできるが、ボイラーの保守管理、水管理が必要であり、ランニングコストが高くなるという問題を有していることが分かった。

一方、空温・温水兼用型気化装置は、空温・スチーム兼用型気化装置に比較すると、
（１）スチームの代わりに２０℃〜８０℃の温水を使用するために、ボイラーの缶内温度や圧力が低いためスケール付着などがほとんどなく、耐用年数が長い。
（２）給水用の軟水化装置が不要なため設備費が安く、又、水管理のための清缶剤などが不要でランニングコストが低い。
（３）構造が簡単で故障が少ない。
（４）運転管理や取り扱いが容易である。
といった利点を有していることが分かった。
特開昭６１−１８００９９号公報 特公平６−８９８７９号公報 特公平６−８９８８０号公報 特開平６−９４１９４号公報 特開平９−２８７６９７号公報 特開平９−２８７６９８号公報

従って、本発明の目的は、最高気温４０℃、最低気温−３０℃で運転可能で、安定したボイラー使用が可能であり、熱効率が極めて高く、空温・スチーム兼用型気化装置が有する問題を解決し、ボイラーの保守管理、水管理が不要で、ランニングコストを低減することができ、更には、従来の空温・温水兼用型気化装置を改良したより気化能力及び蒸発能力の増大を図ることができ、熱効率が極めて高く、しかも長期的に取り扱いが容易な空温・温水兼用型気化装置を提供することである。

本発明の他の目的は、一般には夏期には空温式、冬期は温水式にといったように、気候条件等により切替運転が可能であり、寒冷地或は厳寒期においても更に高効率にて液化石油ガス（ＬＰＧ）及び液化天然ガス（ＬＮＧ）の気化をなすことのできる空温・温水兼用型気化装置を備えた液化石油ガス（ＬＰＧ）及び液化天然ガス（ＬＮＧ）を気化してガスを製造する空温・温水兼用型ガス製造プラントを提供することである。

上記諸目的は本発明に係る空温・温水兼用型気化装置及び空温・温水兼用型ガス製造プラントにて達成される。

第１の本発明によれば、長手軸線が水平となるように配置された供給側マニホルドと、排出側マニホルドと、一端が前記供給側マニホルドに、又他端が前記排出側マニホルドに連結された複数の伝熱チユーブと、前記供給側マニホルドの一端に接続された温水供給源と、前記供給側マニホルドの他端に接続された液化ガスマニホルドと、を有し、
前記供給側マニホルドは、長手軸線方向に沿って前記各伝熱チューブの一端が接続され、液化ガスが供給される液化ガス管と、前記液化ガス管の内側に配設され、温水が供給される少なくとも１本の二重管構造の温水管とを有し、
前記液化ガス管は、一端が前記温水供給源に接続されて前記温水管の内側に温水を供給し、他端開口部は前記液化ガスマニホルドに接続されて前記温水管の外側に長手軸線方向に沿って液化ガスを供給し、
前記温水管は、両端が開口し、一端開口部が前記液化ガス管の一端近傍に位置した内管と、一端が開口し前記内管が該開口を通って内方へと挿入設置され、他端は閉鎖されて前記液化ガス管の他端開口部に位置した外管とを有し、
前記温水供給源から前記内管へと供給された温水は、前記内管の内部を軸線方向に流動して他端から前記外管の閉鎖端部側に流出し、この外管の閉鎖端部側に流出した温水は、前記内管と前記外管とにて形成される環状通路を通って、前記内管の内部を流動する温水とは逆方向に流動して、前記外管の開口部から外部へと流出され、
前記液化ガスマニホルドから前記液化ガス管の端部開口を介して前記液化ガス管に供給された液化ガスは、前記外管の外側を軸線方向に流動し、前記温水管内を流動する温水により加熱されて気化され、前記液化ガス管内にて気化されなかった液化ガスは前記伝熱チューブにて気化されることを特徴とする液化ガスを気化するための空温・温水兼用型気化装置が提供される。

第１の本発明にて一実施態様によると、前記液化ガス管の温水が供給される側の端部に隣接した位置に平板が取付けられ、前記液化ガス管の端部と前記平板との間に温水供給室を画成し、
前記平板には開口が形成され、前記温水管の内管の一端が液密に取付けられ、
前記液化ガス管の内部には、前記平板から所定距離だけ前記液化ガス管の内方へと離間した位置にフランジが取付けられ、前記平板と前記フランジとの間に温水排出室を画成し、
前記フランジには開口が形成され、前記温水管の外管の開口端が液密に取付けられている。

第１の本発明にて他の実施態様によると、前記液化ガス管は、前記平板を備えた第１部分と、前記伝熱チューブが取付けられた第２部分とにて形成され、前記第１部分と前記第２部分とは、前記外管が取付けられた前記フランジを挟持して接続される。

第２の本発明によると、温水供給源と、液化ガス供給源と、前記温水供給源から供給される温水により、前記液化ガス供給源から供給される液化ガスを気化させる液化ガス蒸発部と、前記液化ガス蒸発部にて気化されたガスを所定温度にまで昇温させる昇温部と、を備えた空温・温水兼用型ガス製造プラントにおいて、前記液化ガス蒸発部は、空温・温水兼用型気化装置を備え、前記空温・温水兼用型気化装置は、
長手軸線が水平となるように配置された供給側マニホルドと、排出側マニホルドと、一端が前記供給側マニホルドに、又他端が前記排出側マニホルドに連結された複数の伝熱チユーブと、前記供給側マニホルドの一端に接続された温水供給源と、前記供給側マニホルドの他端に接続された液化ガスマニホルドと、を有し、
前記供給側マニホルドは、長手軸線方向に沿って前記各伝熱チューブの一端が接続され、液化ガスが供給される液化ガス管と、前記液化ガス管の内側に配設され、温水が供給される少なくとも１本の二重管構造の温水管とを有し、
前記液化ガス管は、一端が前記温水供給源に接続されて前記温水管の内側に温水を供給し、他端開口部は前記液化ガスマニホルドに接続されて前記温水管の外側に長手軸線方向に沿って液化ガスを供給し、
前記温水管は、両端が開口し、一端開口部が前記液化ガス管の一端近傍に位置した内管と、一端が開口し前記内管が該開口を通って内方へと挿入設置され、他端は閉鎖されて前記液化ガス管の他端開口部に位置した外管とを有し、
前記温水供給源から前記内管へと供給された温水は、前記内管の内部を軸線方向に流動して他端から前記外管の閉鎖端部側に流出し、この外管の閉鎖端部側に流出した温水は、前記内管と前記外管とにて形成される環状通路を通って、前記内管の内部を流動する温水とは逆方向に流動して、前記外管の開口部から外部へと流出され、
前記液化ガスマニホルドから前記液化ガス管の端部開口を介して前記液化ガス管に供給された液化ガスは、前記外管の外側を軸線方向に流動し、前記温水管内を流動する温水により加熱されて気化され、前記液化ガス管内にて気化されなかった液化ガスは前記伝熱チューブにて気化され、
前記気化されたガスは、前記昇温部へと送給されて昇温される、
ことを特徴とする空温・温水兼用型ガス製造プラントが提供される。

第２の本発明にて一実施態様によると、前記昇温部は空温気化装置を備え、この空温気化装置にて気化ガスを昇温させる。

第２の本発明にて他の実施態様によると、前記空温気化装置は、上方に位置して蒸発部からの気化ガスを受容する供給側マニホルドと、下方に位置し、気化ガスを受容してベーパーミキサーへと送給する排出側マニホルドと、前記供給側マニホルドと前記排出側マニホルドとの間に連結された複数の伝熱チユーブとを備えている。

上記各本発明の一実施態様によると、前記液化ガスは、液化プロパンガス、液化ブタンガス、或は液化天然ガスとされる。

上記各本発明の他の実施態様によると、前記温水は、２０℃〜８０℃である。

以上説明したように、本発明に係る空温・温水兼用型気化装置及び斯かる気化装置を備えた空温・温水兼用型ガス製造プラントは、空温・温水兼用型気化装置が、長手軸線が水平となるように配置された供給側マニホルドと、排出側マニホルドと、一端が供給側マニホルドに、又他端が排出側マニホルドに連結された複数の伝熱チユーブと、供給側マニホルドの一端に接続された温水供給源と、供給側マニホルドの他端に接続された液化ガスマニホルドと、を有し、供給側マニホルドは、長手軸線方向に沿って各伝熱チューブの一端が接続され、液化ガスが供給される液化ガス管と、液化ガス管の内側に配設され、温水が供給される少なくとも１本の二重管構造の温水管とを有し、液化ガス管は、一端が温水供給源に接続されて温水管の内側に温水を供給し、他端開口部は液化ガスマニホルドに接続されて温水管の外側に長手軸線方向に沿って液化ガスを供給し、温水管は、両端が開口し、一端開口部が液化ガス管の一端近傍に位置した内管と、一端が開口し内管が該開口を通って内方へと挿入設置され、他端は閉鎖されて液化ガス管の他端開口部に位置した外管とを有し、温水供給源から内管へと供給された温水は、内管の内部を軸線方向に流動して他端から外管の閉鎖端部側に流出し、この外管の閉鎖端部側に流出した温水は、内管と外管とにて形成される環状通路を通って、内管の内部を流動する温水とは逆方向に流動して、外管の開口部から外部へと流出され、液化ガスマニホルドから液化ガス管の端部開口を介して液化ガス管に供給された液化ガスは、外管の外側を軸線方向に流動し、温水管内を流動する温水により加熱されて気化され、液化ガス管内にて気化されなかった液化ガスは伝熱チューブにて気化される構成とされるので、
（１）最高気温４０℃、最低気温−３０℃で運転可能で、安定したボイラー使用が可能であり、熱効率が極めて高く、空温・スチーム兼用型気化装置が有する問題を解決し、ボイラーの保守管理、水管理が不要で、ランニングコストを低減することができる。
（２）従来の空温・温水兼用型気化装置を改良したより気化能力及び蒸発能力の増大を図ることができ、熱効率が極めて高く、しかも長期的に取り扱いが容易である。
（３）一般には夏期には空温式、冬期は温水式にといったように、気候条件等により切替運転が可能であり、寒冷地或は厳寒期においても更に高効率にて液化石油ガス（ＬＰＧ）及び液化天然ガス（ＬＮＧ）の気化をなすことができる。
といった種々の利益を有している。

以下、本発明に係る空温・温水兼用型気化装置及び空温・温水兼用型ガス製造プラントを図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図１に本発明に係る空温・温水兼用型気化装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例によると、空温・温水兼用型気化装置１は、供給側マニホルド２と排出側マニホルド３とを有し、該供給側マニホルド２と排出側マニホルド３との間には伝熱チユーブ４が多数連結される。更に、該伝熱チユーブ４の伝熱（吸熱）効果を向上せしめるために、該伝熱チユーブ４のまわりに伝熱フイン４Ａが配設される。

更に、本発明によれば、図２をも参照するとより良く理解されるように、供給側マニホルド２は、各伝熱チューブ４に連通した液化石油ガス或は液化天然ガスが供給される管（本明細書では単に「液化ガス管」という。）２１と、該液化ガス管２１の内側に配設された還流式の二重管構造とされる温水管２２とを有する。温水管２２は、所望に応じて、液化ガス管２１内に１本、或は複数本配置することができ、本実施例では、図３に示すように、４本配置されている。

温水管２２は、一端が閉鎖され、他端が開口した外管２３と、この外管２３内に挿入された両端が開口した内管２４とを有する。液化ガス管２１の一端、即ち、図１及び図２にて左側端は、温水供給管２５が接続される。又、液化ガス管２１の他端、即ち、図１及び図２にて右側端は、液化ガスマニホルド２６に接続されている。

液化ガス管２１の内部には、温水供給管２５が接続された側の端部に隣接した位置に平板２７が取付けられ、液化ガス管２１の端部と平板２７との間に温水供給室２８を画成している。平板２７には開口２９が形成されており、前記温水管２２の内管２４の一端が液密に取付けられる。

液化ガス管の内部には、平板２７から所定距離だけ液化ガス管２１の内方へと離間した位置にフランジ３０が取付けられ、前記平板２７との間に温水排出室３１を画成している。このフランジ３０には開口３２が形成されており、前記温水管２２の外管２３の開口端が液密に取付けられている。

本実施例によると、図２に示すように、液化ガス管２１は、平板２７を備えた第１部分２１Ａと、伝熱チューブ４が取付けられた第２部分２１Ｂとにて形成される。第１部分２１Ａと第２部分２１Ｂとは、その接合部分にそれぞれ一体に鍔部３５、３６が固着されており、この鍔部３５、３６をボルト・ナット３７により接続することにより一体とされる。この時鍔部３５、３６の間に外管２３が取付けられたフランジ３０が挟持され、外管２３が液化ガス管２１に取付けられる。液化ガス管２１をこのような構成とすることにより、組立、分解が容易となり、空温・温水兼用形気化装置１の保守管理が容易となる。

上記構成にて、温水供給管２５は、流量計３８及びバルブ３９などを備えた管路Ｌ１を介して温水供給源４０を構成するボイラー４１に接続されている。従って、温水供給管２５から液化ガス管２１の温水供給室２８へと供給された温水は、温水管２２の内管２４へと流入し、内管２４を通り、内管２４の他端から外管２３へと流出する。

温水が流出する側の外管２３の端部は、上述のように閉鎖されており、そのために、外管２３へと流出した温水は、外管２３と内管２４との間の環状の空間を通り、内管２４を流動する温水とは逆方向へと流動（還流）し、温水排出室３１へと流れる。温水排出室３１には温水排出管３３が接続されており、循環ポンプ４３を備えた管路Ｌ２を介してボイラー４１に戻される。

本発明に従って構成される温水管２２は、上述のように、還流式の二重管構造とされるので、熱効率が極めて高い。本発明者らの研究実験の結果、従来の空温・温水兼用型気化装置に比較すると、約２〜３倍の熱効率の上昇になることが分かった。

液化ガス管２１の温水排出室３１から、戻し管路Ｌ２を介してボイラー４１へと還流される温水は、例えば管路Ｌ１の適所に配設されたサーミスタのような温度検知手段（図示せず）にて温水の温度が検温され、予め設定した温度との差異により、ボイラー４１の燃焼がコントロールされ、所定温度の、例えば２０℃〜８０℃程度の温水が常に管路Ｌ１、温水供給管２５を介して液化ガス管２１の温水供給室２８へと供給される。

又、循環ポンプ４３の温水循環量は、流量計３８などの信号により自動的に制御されている。従って、ボイラー４１は、循環温水の水温、水量によってバーナー能力を制御し、ボイラー効率を高めるように調整される。

温水供給源４０には、ボイラー４１の圧力を常に一定に保持するべく、膨張タンク４５が設けられている。膨張タンク４５には、信号により給水ラインＬ３のバルブ４６を介して膨張タンク４５に給水される量を調整する。膨張タンク４５内の温水は、循環ポンプ４３を備えた管路Ｌ２を介してボイラー４１へと還流され、ボイラー４１の原水の予熱源として使用される。

温水供給室２８内への、即ち、各温水管２２への温水の供給量は、所望される空温・温水兼用型気化装置１の気化能力により種々に選択される。

本発明にて、温水として使用される液体は、通常の水であっても良いが、水に不凍液を混入した不凍液混合水が好ましい。それは次の理由による。

つまり、例えば、液化プロパンガスを原料液化ガスとして使用した場合には、空温・温水兼用型気化装置１の液化ガス管２１には−３０℃に近い低温の液化プロパンガスが流動することとなる。従って、例え温水管２２に、例えば２０℃〜８０℃程度の温水が、流量０．２〜０．４Ｌ（リットル）／分にて流入されたとしても、液化ガス管２１に近接した内側は、−３０℃に近い液化ガスのために冷却され、凍結の恐れがある。従って、凍結しないようにするためには、不凍液の混入が極めて好ましいか、場合によっては必須となる。

不凍液としては主成分としてエチレングリコールを３０〜６０％含有した市販の不凍液を使用することができ、不凍液の量は、気化装置１が使用される条件或は地域により異なるが、通常、水：不凍液＝４：６とされるであろう。

勿論、液化ガス管２１の温水管２２に流動させる温水として上記水或いは不凍液混合水以外の熱媒を使用することができる。例えば、本発明の空温・温水兼用型気化装置１は、原料液化ガスとして液化天然ガス（ＬＮＧ）を使用した液化ガス製造プラントにも使用することができる。この場合には、液化天然ガスの沸点が−１６２℃と低いため、液化ガス管２１には上記不凍液混合水以外の熱媒、例えば、Ｒ２２、Ｒ１３４ａなどとされる代替フロンを使用することができる。代替フロンを使用した場合には、液化天然ガス（ＬＮＧ）を使用した液化ガス製造プラントにて問題とされる、空温・温水兼用型気化装置１を備えた液化ガス蒸発部における白煙対策などにも効果がある。

温水として水、或いは、不凍液混合水以外の熱媒を使用した場合にも、図１に示したと同様の温水供給システムとし得るが、例えば、温水として代替フロンのような熱媒を使用した場合には、ポンプ４３は、代替フロン用のポンプとされ、又、タンク４５の代わりに代替フロン補給装置を使用するといったように、熱媒の特性に応じて適宜設計変更される。

上述にて理解されるように、本発明で使用する「温水」という語句は、水或いは不凍液混合水のみを意味するのではなく、その他の種々の熱媒をも包含するものとして使用することを理解されたい。

実施例２
次に、図１及び図４〜図７を参照して、上記のように構成される本発明に係る空温・温水兼用型気化装置１を使用した液化ガス製造プラントについて更に説明する。

本実施例では、液化プロパンガスを原料液化ガスとし、気化したプロパンガスとエアーとをミキサーにてミキシングすることにより１３Ａプロパンエアーガスを製造する１３Ａプロパンエアーガス製造プラントで本発明の空温・温水兼用型気化装置１を使用するものとする。又、本実施例では温水として不凍液混合水を使用したが、上述のように、温水としては種々の熱媒を使用することができるのであって、これに限定されるものではない。

１３Ａプロパンエアーガス製造プラントは、温水供給源４０の温水ボイラー４１からの温水により、液化ガス供給源５０から供給される液化ガスを気化させる液化ガス蒸発部６０と、液化ガス蒸発部６０にて気化されたガスを所定の温度まで昇温させる昇温部７０と、を備えている。

本実施例にて、液化ガス蒸発部６０は、第１の液化ガス蒸発部６１と、第２の液化ガス蒸発部６２とにて構成される。第１の液化ガス蒸発部６１と第２の液化ガス蒸発部６２が、上述した本発明の空温・温水兼用型気化装置１の構成とされる。第１の液化ガス蒸発部６１と、第２の液化ガス蒸発部６２とは、同様の構成とされるので、第１の液化ガス蒸発部６１について説明する。

本実施例にて、第１の液化ガス蒸発部６１は、９本の液化ガス管２１を備えており、各液化ガス管２１に１０本の伝熱チューブ４が接続されている。各液化ガス管２１は、その一端に接続された温水供給管２５及び温水排出管３３がそれぞれ温水供給マニホルド６３及び温水排出マニホルド６４に接続される。又、各液化ガス管２１の他端は、液化ガス供給マニホルド２６及び管路５１を介して液化ガス供給源５０に接続されている。本実施例にて液化ガス供給源５０は液化プロパンガス（ＬＰＧ）源である。

本実施例にて、各液化ガス管２１は、外径６ｃｍ、肉厚２．５ｍｍ、長さが約２００ｃｍのアルミニウム製管とされ、その内部に４本の温水管２２が配置された。温水管２２は、外管２３は、その外径１．８ｃｍ、肉厚１．５ｍｍ、長さが約１９５ｃｍのステンレススチール製管とし、内管２４は、その外径１．０ｃｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さが約２１０ｃｍのステンレススチール製管とした。本実施例にて、液化プロパンガス（ＬＰＧ）は、約２６Ｌ／分にて各液化ガス管２１内へと供給し、温水は２０℃〜８０℃に制御され、各温水管２２の内管２４へと流量約１００Ｌ／分で供給した。

上記構成にて、例えば夏期におけるように、大気温度−８℃以上、曇り、無風状態で４時間連続運転時には、液化ガス蒸発部６０、即ち、空温・温水兼用型気化装置には、温水管２２内に温水が循環されることはない。従って、空温・温水兼用型気化装置は、単に空温式気化装置として作用する。つまり、空温・温水兼用型気化装置に供給された液化プロパンガス（ＬＰＧ）は、供給側マニホルド２、即ち、液化ガス管２１より伝熱チューブ４を介して排出側マニホルド３へと流れる。この時、液化プロパンガスは伝熱チユーブ４及び伝熱フイン４Ａの作用によつて気化されプロパンガス（Ｇ）となる。

一方、大気温度が−８℃より低くなるような厳寒期、或は寒冷地において使用する場合には、温水供給源４０の温水ボイラー４１から、所定温度とされる温水が供給管路Ｌ１を介して供給側マニホルド２の温水管２２内へと供給される。

液化プロパンガス（ＬＰＧ）は、供給側マニホルド２、即ち、液化ガス管２１内へと送給されるが、供給側マニホルド２内にて、還流式の二重管構造とされる温水管２２内を流動する温水と熱交換を行い、それによって気化される。気化されたプロパンガス（Ｇ）は伝熱チューブ４を介して排出側マニホルド３へと流れる。従って、一般には、伝熱チユーブ４にて液化プロパンガスが気化されることはないが、供給側マニホルド２内にて気化されなかった液化プロパンガスは伝熱チューブ４にて完全に気化される。

上述のようにして気化されたプロパンガス（Ｇ）は、通常、大気温度と同等以下（例えば、我が国では−５〜−３０℃）と低温状態にあるので、排出側マニホルド３から管路６５、６６、６７、６８、６９などを通り、昇温部７０へと送給される。昇温部７０は、通常の空温気化装置とされ、プロパンガスを０℃以上といった大気温度まで昇温する。大気温度とされたプロパンガスは、次いで、例えば、特開昭６１−１８００９９号公報に記載されるような方法にて、ミキサーへと送給されてエアーと混合され、カロリー調整後に、地下埋設管路（図示せず）などを経て一般家庭などの消費者へと供給される。

実施例３
上記実施例２における説明では、供給側マニホルド２の温水加熱は、大気温度が−８℃より低くなるような厳寒期、或は寒冷地において使用する場合として説明したが、例えば、夏期において、伝熱チューブ４或は伝熱フィン４Ａに着霜が生じた場合には、温水加熱を行なうことができ、これにより斯る着霜が自動的に除去可能になり、着霜除去のために切替用の予備気化器を必要とするようなことが回避される。

又、上記説明では、本発明の空温・温水兼用型気化装置１を液化ガス蒸発部６０として構成し、液化原料ガスとして液化プロパンガスを使用した１３Ａプロパンエアーガス製造プラントの場合について説明したが、本発明の空温・温水兼用型気化装置１は、液化原料ガスとして他のＬＰＧ、例えば液化ブタンを使用した場合にも好適に使用することができる。

つまり、ブタンエアーガスプラントに使用される液化ブタンは沸点が高く、即ち、１Ｋｇ／ｃｍ²・Ｇの場合約１５℃であり、従来の空温式強制気化器の使用は不可能であったが、本発明の空温・温水兼用型気化装置１は好適に使用することができ、極めて効率よく液化ブタンの気化を達成することが可能となった。

更に、本発明の空温・温水兼用型気化装置１は、温水管２２を還流式の二重管構造としたために、熱効率が極めて高く、従来の空温・温水兼用型気化装置の熱効率の数倍、即ち、２〜３倍の熱効率を有しており、液化天然ガス（ＬＮＧ）の気化にも好適に使用することができる。従って、所望により、上記説明した１３Ａプロパンエアーガス製造プラントをそのまま転用することができ、極めて好便である。ただ、液化天然ガスは、蒸発温度が、液化プロパンガス（ＬＰＧ）の−２５℃〜−３０℃に比較し、−１６２℃と低いために、液化天然ガス（ＬＮＧ）を液化ガス源としたガス製造プラントを実現する場合には、上記１３Ａプロパンエアーガス製造プラントにおける蒸発部における伝熱チューブの本数、温水の供給量などを増大したり、更には、昇温部を増設することなどが必要とされる。

実施例４
実施例２にて説明した１３Ａプロパンエアーガス製造プラントは、液化プロパンガスを原料液化ガスとして１３Ａプロパンエアーガスを極めて効率よく製造することができるが、大気温度が０℃以下にて連続運転を行った場合、気化ガス温度が０℃以下となり、制御弁類、ベーパーミキサー関係補器部の凍結による不具合防止と供給ガス温度確保の必要が生じることがある。

従って、本実施例によれば、昇温部７０を構成する空温気化装置に、更に加熱手段が設置される。図８及び図9に本実施例における昇温部７０を示し、図１０に加熱手段を備えた空温気化装置７１の一例を示す。

本実施例によれば、空温気化装置７１は、上方に位置して蒸発部６０からの気化ガスを受容する供給側マニホルド７２と、下方に位置し、気化ガスを受容してベーパーミキサー（図示せず）へと送給する排出側マニホルド７３とを有する。供給側マニホルド７２と排出側マニホルド７３との間には伝熱チユーブ７４が多数連結される。更に、該伝熱チユーブ７４の伝熱（吸熱）効果を向上せしめるために、該伝熱チユーブ７４のまわりに伝熱フイン７４Ａが配設される。図１０にて伝熱チューブ７４は直管とされているが、これに限定されるものではなく、供給側マニホルド７２と排出側マニホルド７３との間を複数回往復するような曲管とすることも可能である。即ち、図８に示すように、伝熱チューブ７４は、供給側マニホルド７２から下方へと延在し、排出側マニホルド７３に接続されることなく上方へと転向し、次いで、再度下方へと転向して排出側マニホルド７３に接続することができる。

本実施例によれば、排出側マニホルド７３は加熱手段を備えた構造とされる。つまり、排出側マニホルド７３は、各伝熱チューブ７４に連通した気化ガスが供給される気化ガス管７６と、該気化ガス管７６の内側に配設された二重管構造とされる温水管７７を有する。加熱手段としての温水管７７は、所望に応じて、気化ガス管７６内に１本、或は複数本配置することができ、本実施例では、図１０に示すように、１本配置されている。

又、図１１に示すように、温水管７７は、半径方向へと突出し、軸線方向に沿って延在したフィン７７ａを円周方向に多数配置したフィン付き温水管などを使用することもできる。斯かる構成の温水管７７を使用することにより、好結果を得ることができる。

温水管７７は、一端に温水が供給され、他端から流出し、排出側マニホルド７３へと供給される気化ガスと熱交換し、気化ガスを加温する。これにより、排出側マニホルド７３から排出される気化ガス（Ｇ）は、０℃以上とされる。

温水としては、実施例1にて説明した空温・温水兼用気化装置１と同様に、水、不凍液混合水、更には、その他の、例えば代替フロンのような熱媒を使用し得る。

実施例５
図１２〜図１４に、実施例４と同様に、本発明にて使用することのできる昇温部７０及び、加熱手段を備えた空温気化装置７１の他の実施例を示す。

この実施例によれば、空温気化装置７１は、上記実施例４にて説明した空温気化装置と同様の構成とされ、ただ、排出側マニホルド７３の構造において異なるのみである。

又、排出側マニホルド７３は、実施例１にて説明した空温・温水兼用型気化装置１の供給側マニホルド２の構成と同様の構成とされる。従って、空温・温水兼用型気化装置１供給側マニホルド２の構成と同じ構成及び機能をなす部材には、同じ参照番号を付し、詳しい説明は省略する。

つまり、本実施例の排出側マニホルド７３は、各伝熱チューブ７４に連通した気化ガス管２１（本実施例の空気気化装置７１には、液化ガスの代わりに気化ガスが供給されるため実施例１における液化ガス管２１を「気化ガス管」と呼ぶ。）と、この気化ガス管２１の内側に配設された還流式の二重管構造とされる温水管２２とを有する。

気化ガス管２１及び温水管２２の構造及び作用は実施例１にて説明したと同じである。ただ、本実施例では、温水管２２に供給される温水は、供給マニホルド７２から排出側マニホルド７３へと供給される気化ガスと熱交換し、気化ガスを加温する。これにより、排出側マニホルド７３から排出される気化ガスは、０℃以上とされる。

温水としては、実施例1にて説明したように、空温・温水兼用気化装置１と同様に、水、不凍液混合水、更には、その他の、例えば代替フロンのような熱媒を使用し得る。

本発明に係る空温・温水兼用型気化装置の概略構成を示す図である。 本発明に係る空温・温水兼用型気化装置の供給側マニホルドの断面図である。 図２の線III-IIIに取った液化ガス管の断面図である。 本発明に係る空温・温水兼用型気化装置の供給側マニホルドを図２にて右側方向より見た側面図である。 本発明に係る空温・温水兼用型ガス製造プラントの正面図である。 本発明に係る空温・温水兼用型ガス製造プラントの平面図である。 本発明に係る空温・温水兼用型ガス製造プラントの背面図である。 本発明に係る空温・温水兼用型ガス製造プラントにおける昇温部の他の実施例を示す正面図である。 図８に示す本発明に係る空温・温水兼用型ガス製造プラントの平面図である。 図８に示す昇温部に使用する空温気化装置の概略構成を示す図である。 温水管の他の実施例を説明するための、図１０の線XI−XIにとった断面図である。 本発明に係る空温・温水兼用型ガス製造プラントにおける昇温部の他の実施例を示す正面図である。 図１２に示す本発明に係る空温・温水兼用型ガス製造プラントの平面図である。 図１２に示す昇温部に使用する空温気化装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ 空温・温水兼用型気化装置
２ 供給側マニホルド
３ 排出側マニホルド
４ 伝熱チューブ
２１ 液化ガス管（気化ガス管）
２２ 温水管
２３ 外管
２４ 内管
２７ 平板
２８ 温水供給室
３０ フランジ
３１ 温水排出室
４０ 温水供給源
４１ 温水ボイラー
４５ 膨張タンク
５０ 液化ガス供給源
６０ 蒸発部
７０ 昇温部
７１ 空温気化装置
７２ 供給側マニホルド
７３ 排出側マニホルド
７４ 伝熱チューブ
７６ 気化ガス管
７７ 温水管
７７ａ フィン

Claims (10)

1. 長手軸線が水平となるように配置された供給側マニホルドと、排出側マニホルドと、一端が前記供給側マニホルドに、又他端が前記排出側マニホルドに連結された複数の伝熱チユーブと、前記供給側マニホルドの一端に接続された温水供給源と、前記供給側マニホルドの他端に接続された液化ガスマニホルドと、を有し、
   前記供給側マニホルドは、長手軸線方向に沿って前記各伝熱チューブの一端が接続され、液化ガスが供給される液化ガス管と、前記液化ガス管の内側に配設され、温水が供給される少なくとも１本の二重管構造の温水管とを有し、
   前記液化ガス管は、一端が前記温水供給源に接続されて前記温水管の内側に温水を供給し、他端開口部は前記液化ガスマニホルドに接続されて前記温水管の外側に長手軸線方向に沿って液化ガスを供給し、
   前記温水管は、両端が開口し、一端開口部が前記液化ガス管の一端近傍に位置した内管と、一端が開口し前記内管が該開口を通って内方へと挿入設置され、他端は閉鎖されて前記液化ガス管の他端開口部に位置した外管とを有し、
   前記温水供給源から前記内管へと供給された温水は、前記内管の内部を軸線方向に流動して他端から前記外管の閉鎖端部側に流出し、この外管の閉鎖端部側に流出した温水は、前記内管と前記外管とにて形成される環状通路を通って、前記内管の内部を流動する温水とは逆方向に流動して、前記外管の開口部から外部へと流出され、
   前記液化ガスマニホルドから前記液化ガス管の端部開口を介して前記液化ガス管に供給された液化ガスは、前記外管の外側を軸線方向に流動し、前記温水管内を流動する温水により加熱されて気化され、前記液化ガス管内にて気化されなかった液化ガスは前記伝熱チューブにて気化されることを特徴とする液化ガスを気化するための空温・温水兼用型気化装置。
2. 前記液化ガスは、液化プロパンガス、液化ブタンガス、或は液化天然ガスであることを特徴とする請求項１の空温・温水兼用型気化装置。
3. 前記温水は、２０℃〜８０℃であることを特徴とする請求項１又は２の空温・温水兼用型気化装置。
4. 前記液化ガス管の温水が供給される側の端部に隣接した位置に平板が取付けられ、前記液化ガス管の端部と前記平板との間に温水供給室を画成し、
   前記平板には開口が形成され、前記温水管の内管の一端が液密に取付けられ、
   前記液化ガス管の内部には、前記平板から所定距離だけ前記液化ガス管の内方へと離間した位置にフランジが取付けられ、前記平板と前記フランジとの間に温水排出室を画成し、
   前記フランジには開口が形成され、前記温水管の外管の開口端が液密に取付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の空温・温水兼用型気化装置。
5. 前記液化ガス管は、前記平板を備えた第１部分と、前記伝熱チューブが取付けられた第２部分とにて形成され、前記第１部分と前記第２部分とは、前記外管が取付けられた前記フランジを挟持して接続されることを特徴とする請求項４の空温・温水兼用型気化装置。
6. 温水供給源と、液化ガス供給源と、前記温水供給源から供給される温水により、前記液化ガス供給源から供給される液化ガスを気化させる液化ガス蒸発部と、前記液化ガス蒸発部にて気化されたガスを所定温度にまで昇温させる昇温部と、を備えた空温・温水兼用型ガス製造プラントにおいて、前記液化ガス蒸発部は、空温・温水兼用型気化装置を備え、前記空温・温水兼用型気化装置は、
   長手軸線が水平となるように配置された供給側マニホルドと、排出側マニホルドと、一端が前記供給側マニホルドに、又他端が前記排出側マニホルドに連結された複数の伝熱チユーブと、前記供給側マニホルドの一端に接続された温水供給源と、前記供給側マニホルドの他端に接続された液化ガスマニホルドと、を有し、
   前記供給側マニホルドは、長手軸線方向に沿って前記各伝熱チューブの一端が接続され、液化ガスが供給される液化ガス管と、前記液化ガス管の内側に配設され、温水が供給される少なくとも１本の二重管構造の温水管とを有し、
   前記液化ガス管は、一端が前記温水供給源に接続されて前記温水管の内側に温水を供給し、他端開口部は前記液化ガスマニホルドに接続されて前記温水管の外側に長手軸線方向に沿って液化ガスを供給し、
   前記温水管は、両端が開口し、一端開口部が前記液化ガス管の一端近傍に位置した内管と、一端が開口し前記内管が該開口を通って内方へと挿入設置され、他端は閉鎖されて前記液化ガス管の他端開口部に位置した外管とを有し、
   前記温水供給源から前記内管へと供給された温水は、前記内管の内部を軸線方向に流動して他端から前記外管の閉鎖端部側に流出し、この外管の閉鎖端部側に流出した温水は、前記内管と前記外管とにて形成される環状通路を通って、前記内管の内部を流動する温水とは逆方向に流動して、前記外管の開口部から外部へと流出され、
   前記液化ガスマニホルドから前記液化ガス管の端部開口を介して前記液化ガス管に供給された液化ガスは、前記外管の外側を軸線方向に流動し、前記温水管内を流動する温水により加熱されて気化され、前記液化ガス管内にて気化されなかった液化ガスは前記伝熱チューブにて気化され、
   前記気化されたガスは、前記昇温部へと送給されて昇温される、
   ことを特徴とする空温・温水兼用型ガス製造プラント。
7. 前記液化ガスは、液化プロパンガス、液化ブタンガス、或は液化天然ガスであることを特徴とする請求項６の空温・温水兼用型ガス製造プラント。
8. 前記温水は、２０℃〜８０℃であることを特徴とする請求項６又は７の空温・温水兼用型ガス製造プラント。
9. 前記昇温部は空温気化装置を備え、この空温気化装置にて気化ガスを大気で昇温させることを特徴とする請求項６〜８のいずれかの項に記載の空温・温水兼用型ガス製造プラント。
10. 前記空温気化装置は、上方に位置して前記液化ガス蒸発部からの気化ガスを受容する供給側マニホルドと、下方に位置し、気化ガスを受容してベーパーミキサーへと送給する排出側マニホルドと、前記供給側マニホルドと前記排出側マニホルドとの間に連結された複数の伝熱チユーブとを備えていることを特徴とする請求項９の空温・温水兼用型ガス製造プラント。

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