JP4621379B2

JP4621379B2 - 蒸発器

Info

Publication number: JP4621379B2
Application number: JP2001144729A
Authority: JP
Inventors: 忠史佐藤; 篤小林; 伸之高橋; 直良石川; 利行高橋
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2021-05-15
Also published as: JP2002340484A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低温液化ガスを気化させる蒸発器に関し、詳しくは、気化ガスの温度を安定した状態にすることができる蒸発器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、比較的大量のガス、例えば窒素、酸素、アルゴン等のガスを使用する設備では、低温液化ガス貯槽内に充填した液体窒素、液体酸素、液体アルゴン等の低温液化ガスを蒸発器で気化させて使用するようにしている。低温液化ガスを気化させる蒸発器としては、大気を熱媒体とした空温式蒸発器や、温水を熱媒体とした温水式蒸発器、高温・高圧のスチームを熱媒体としたスチーム式蒸発器が用いられている。
【０００３】
汎用的な蒸発器である空温式蒸発器は、熱交換器の材質として熱伝導率が高いアルミニウムを用いており、周囲にフィンを有するアルミニウム製配管を、必要な熱交換能力に応じて複数本組合わせた構造となっている。配管内を流れる低温液化ガスは、フィンを介して大気と熱交換を行うことにより気化するので、空温式蒸発器の熱交換能力は、熱交換するフィンの面積、すなわち、配管のトータル的な長さにより調節される。
【０００４】
この空温式蒸発器は、低温液化ガスを大気との熱交換によって気化させるため、熱源が不要であり、汎用的に使用されている。しかし、設置場所の大気温度が低い場合には熱交換能力が小さくなり、大気温度によって能力が左右されるという問題があった。また、熱交換能力を大きくするために配管数を増やしたり、長くしたりすることは、蒸発器自体の大型化を招くため、他の形式の蒸発器に比べて設置スペースを要するという問題がある。
【０００５】
スチーム式蒸発器は、スチームが導入される密閉容器内に熱交換用の配管を気密に配置し、この配管内に低温液化ガスを流すとともに容器内にスチームを導入し、スチームとの熱交換によって低温液化ガスを気化させるようにしている。スチームとしては、一般に、０．３ＭＰａ、１２０℃のスチームが用いられている。このスチーム式蒸発器は、熱交換効率が高く、スチームが供給できれば、設置場所は環境に限定されることがなく、しかも、装置はコンパクトになるという特徴を有している。しかし、熱交換前後のスチームの温度差が大きく、気化したガスの温度制御幅が広くなるという問題がある。
【０００６】
また、温水式蒸発器は、所定温度の温水を入れた容器内に熱交換用の配管を気密に配置し、この配管内に低温液化ガスを流して熱交換させるものであって、熱交換によって温水から奪われる熱の補充は、一般にヒーターによって行うようにしている。この温水式蒸発器は、気化したガスの温度制御幅を狭くでき、しかも安定するという特徴を有している。しかし、スチーム式蒸発器に比べて容器自体が大きくなり、運転重量が嵩むために設置場所に注意を要するという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の蒸発器では、安定した温度でガスを供給できる小型の蒸発器で適当なものがなく、略一定温度のガスを大量に供給する場合は、大型の温水式蒸発器を使用せざるを得なかった。このため、例えば、供給するガスの用途がガスタンク等の気密テストのように、スポット的なガス使用で、しかも大量のガスを必要とし、さらに、大気温度に近いガスの供給が望まれる場合は、供給ガス温度が比較的高く、ガス温度の制御も困難なスチーム式蒸発器を使用することはほとんどなく、大型の空温式蒸発器や温水式蒸発器を現地に搬送し、蒸発器の組立てや配管の接続を現地で行ってからガスの供給を開始するようにしている。
【０００８】
したがって、現地において蒸発器を設置するためのスペースを必要とするだけでなく、機器の搬入からガス供給の開始までに相当の時間を必要とし、機器の運搬や組立て等に要するコストも多大なものとなっていた。
【０００９】
そこで本発明は、スチームを利用した熱交換器の熱交換効率の高さを利用しながら、安定した温度でガスを供給することができ、さらに、温水を利用した熱交換器における気化ガスの温度安定性を組合わせることにより、小型高性能で、より温度安定性に優れた蒸発器を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の蒸発器は、第１の構成として、低温液化ガスを熱媒体と熱交換させることにより加温して気化させる蒸発器において、熱媒体が導入される容器内に前記低温液化ガスが導入される熱交換器を収納した主熱交換槽と、熱媒体が導入される容器内に低温液化ガスの一部が導入される熱交換器を収納した温調用熱交換槽と、前記主熱交換槽の熱交換器に低温液化ガスを導入する低温液化ガス導入経路と、該低温液化ガス導入経路から分岐し、流量調節弁を介して前記温調用熱交換槽の熱交換器に低温液化ガスを導入する温調用低温液化ガス導入経路と、前記主熱交換槽の熱交換器で気化したガスを導出する気化ガス導出経路と、前記温調用熱交換槽の熱交換器で気化したガスを導出する温調用気化ガス導出経路と、前記気化ガス導出経路のガスと前記温調用気化ガス導出経路のガスとを合流混合させてガス使用先に供給するガス供給経路と、該ガス供給経路を流れる供給ガスの温度を測定する温度測定手段と、該温度測定手段の測定温度に基づいて前記温調用低温液化ガス導入経路の流量調節弁を開閉制御する制御手段とを備えていることを特徴とし、さらに、前記温調用熱交換槽の熱交換能力を、前記主熱交換槽の熱交換能力と異なった能力に設定したことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の蒸発器における第２の構成は、低温液化ガスを熱媒体と熱交換させることにより加温して気化させる蒸発器において、前記蒸発器は、熱媒体としてスチーム層及び温水層を有する少なくとも一つの熱交換槽内に、前記温水層内に配置されて前記低温液化ガスが導入される第一熱交換器と、前記スチーム層内に配置されて該第一熱交換器で熱交換後のガスが導入される第二熱交換器と、前記温水層内に配置されて前記第二熱交換器で熱交換後のガスが導入される第三熱交換器とを収納したことを特徴としている。
【００１２】
さらに、上記構成において、前記第二熱交換器で熱交換後のガスの温度が、該蒸発器から導出されるガスの設定温度よりも高く設定され、前記第三熱交換器で熱交換後のガスの温度が、第二熱交換器で熱交換後のガスの温度より低く設定されていることを特徴としている。また、前記蒸発器から導出したガスの温度を測定する温度測定手段と、前記熱交換槽内にスチームを供給するボイラーと、前記温度測定手段で測定したガスの温度に基づいて前記熱交換槽内に供給するスチーム量を調節するスチーム供給量調節手段とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の蒸発器の第１形態例を示す系統図である。この蒸発器は、主熱交換槽１０と温調用熱交換槽２０とを並列に設置したものであって、主熱交換槽１０で気化したガスと温調用熱交換槽２０で気化したガスとを適当に混合することによって所定温度のガスを供給するように形成されている。
【００１４】
両熱交換槽１０，２０は、断熱構造を有する金属製密閉容器１１，２１内に、低温液化ガスが導入される熱交換器１２，２２をそれぞれ収納したものであって、各容器１１，２１には、ボイラーＢで発生させたスチームを熱媒体として容器内に導入するスチーム導入管１３，２３と、熱交換によりスチームが凝縮して生じた水を容器内から抜取り、ボイラーに戻すドレン１４，２４とがそれぞれ設けられている。
【００１５】
また、前記主熱交換槽１０に設けられた熱交換器１２の下部入口部には、低温液化ガス貯槽Ｃ等から供給される低温液化ガスを導入する低温液化ガス導入経路１５が接続され、上部出口部には、熱交換器１２内で気化したガスを導出する気化ガス導出経路１６が接続されている。一方、温調用熱交換槽２０に設けられた熱交換器２２の下部入口部には、前記低温液化ガス導入経路１５から分岐した温調用低温液化ガス導入経路２５が流量調節弁２７を介して接続され、上部出口部には、熱交換器２２内で気化したガスを導出する温調用気化ガス導出経路２６が接続されている。
【００１６】
前記気化ガス導出経路１６と温調用気化ガス導出経路２６とは合流してガス供給経路１７となり、このガス供給経路１７を通してユーザーのガス使用設備にガスが供給される。また、ガス供給経路１７には、供給するガスの温度を測定する手段である温度指示調節計（ＴＩＣ）３１が設けられている。この温度指示調節計３１は、その指示値、測定値に基づいて前記流量調節弁２７の開閉を制御し、温調用低温液化ガス導入経路２５を流れて温調用熱交換槽２０の熱交換器２２に導入する低温液化ガス量を調節するように形成されている。
【００１７】
なお、前記各熱交換槽１０，２０における容器１１，２１の容積や熱交換器１２，２２の形状、スチーム導入量等の各種条件は、蒸発器に求められる供給ガス量（蒸発量）や供給ガスの温度範囲等に応じて設計されるが、主熱交換槽１０の熱交換能力と温調用熱交換槽２０の熱交換能力とが異なるようにしておくことにより、供給ガスの温度調整をより容易に行うことができる。各熱交換槽における熱交換能力は、例えば、熱交換器の熱交換面積を大きくしたり、熱交換器内を流れるガスの流速を遅くしたり、スチームの導入量を多くしたりすることにより、熱交換能力を高めることができる。
【００１８】
また、前記スチーム導入管１３，２３には、スチーム導入量を調節する調節弁１３Ｖ、２３Ｖがそれぞれ設けられているが、通常は所定の開度で常時開となっており、所定量のスチームが各容器１１，２１内に連続導入されている。
【００１９】
このように形成した蒸発器を使用して所定温度のガスを所定流量で供給するには、まず、各容器１１，２１内に所定温度及び圧力のスチームをそれぞれ所定量ずつ導入する。このときの各容器１１，２１へのスチーム導入量は、低温液化ガスの蒸発量及び供給ガスの温度に応じて設定すればよいが、通常は、主熱交換槽１０から導出されるガスの温度が供給ガスの設定温度より高くなるようにし、温調用熱交換槽２０から導出されるガスの温度が供給ガスの設定温度より低くなるようにしておく。
【００２０】
この状態で低温液化ガス貯槽Ｃ等からの低温液化ガスの供給を開始する。主熱交換槽１０及び温調用熱交換槽２０への各低温液化ガスの供給割合は、温度指示調節計３１により制御される。すなわち、主熱交換槽１０から導出した設定温度より高い温度のガス（高温ガス）と、温調用熱交換槽２０から導出した設定温度より低い温度のガスとの混合割合を調節することにより、供給ガスの温度を所望の温度に調節することができる。
【００２１】
例えば、温度指示調節計３１で測定した供給ガスの温度が設定温度を超えたら流量調節弁２７を開方向に作動させる。これにより、温調用熱交換槽２０への低温液化ガス供給量が増加して主熱交換槽１０への低温液化ガス供給量が減少し、結果的に、主熱交換槽１０で気化した高温ガスの流量が減少するとともに温調用熱交換槽２０で気化した低温ガスの流量が増加するので、両者が混合した供給ガスの温度が下がることになる。同様に、供給ガスの測定温度が設定温度以下になったら、流量調節弁２７を閉方向に作動させることにより、供給ガスの温度を上昇させることができる。
【００２２】
なお、同一構成の蒸発器であっても、各容器１１，２１内へのスチーム導入量を調節することにより、主熱交換槽１０から導出するガスの温度を供給ガスの設定温度より低くし、温調用熱交換槽２０から導出するガスの温度を供給ガスの設定温度より高くしておくことができる。この場合は、供給ガスの測定温度が設定温度を超えたら流量調節弁２７を閉方向に作動させて温調用熱交換槽２０からの高温ガスの混合割合を少なくする。また、上記説明では、各容器１１，２１内に所定量のスチームを連続導入するようにしたが、各熱交換槽１０，２０の適当な位置の温度や各導出ガスの温度を検出し、これに基づいて調節弁１３Ｖ、２３Ｖを開閉し、スチームを間欠的に導入したり、スチームの導入量を調節したりしてもよい。
【００２３】
このように、熱媒体としてスチームを使用する場合であっても、主熱交換槽１０から導出したガスと温調用熱交換槽２０から導出したガスとの混合割合を調節することにより、供給ガスの温度を設定温度範囲に制御することが可能となる。そして、スチームを使用することにより、その熱交換率の高さを活かして蒸発器の小型化を図ることができ、ボイラーを含めた蒸発器ユニットとして形成することができ、現地への運搬や設置も容易に行うことができ、ガス使用設備へのガス供給も短時間で開始することができる。
【００２４】
また、本形態例では、低温液化ガスを気化させて加温するための熱媒体としてスチームを使用したが、各容器内でスチームと温水とが共存した状態になっていてもよい。この場合、温水の加熱はスチームによって行うことができるが、ヒーターによる加熱を併用してもよい。さらに、蒸発器の大きさよりも供給ガス温度の安定性が要求される場合は、熱媒体として温水を用いることも可能である。
【００２５】
図２は、本発明の蒸発器の第２形態例を示す系統図である。この蒸発器は、温水式蒸発器及びスチーム式蒸発器の双方の利点を活かして、小型でありながら温度安定性に優れた蒸発器を形成したものである。
【００２６】
本形態例に示す蒸発器は、スチーム及び温水を熱媒体とする第一熱交換槽５１と、スチームを熱媒体とする第二熱交換槽５２とを組合わせたものであって、両熱交換槽５１，５２は、前記形態例と同様に、断熱構造を有する金属製密閉容器５１ａ，５２ａ内に、低温液化ガスが導入される第一乃至第三熱交換器５３，５４，５５をそれぞれ収納するとともに、ボイラーＢで発生させたスチームを容器内に導入するスチーム導入管５６，５７と、熱交換によりスチームが凝縮して生じた水を容器内から抜取り、ボイラーに戻すドレン５８，５９とがそれぞれ設けられている。
【００２７】
前記各熱交換器は、ガスの流れ方向に対して、第一熱交換器５３、第二熱交換器５４、第三熱交換器５５の順で直列に設けられており、第一熱交換器５３及び第三熱交換器５５は、下部が第一熱交換槽５１の温水層Ｗ内に、上部がスチーム層Ｓ内に、それぞれ位置しており、第二熱交換器５４は、そのほとんどが第二熱交換槽５２のスチーム層Ｓ内に位置している。
【００２８】
低温液化ガス貯槽Ｃ等から供給される低温液化ガスは、低温液化ガス導入経路６１を通って第一熱交換器５３に下部から流入し、最初に温水、次いでスチームと熱交換を行うことによって気化し、第一熱交換器５３の上部から低温ガス経路６２に導出する。低温ガス経路６２のガスは、第一熱交換槽５１を出て第二熱交換槽５２に向かい、第二熱交換槽５２内の第二熱交換器５４に下部から流入してスチームと熱交換を行い、所定温度に加温されて高温ガス経路６３に導出する。高温ガス経路６３のガスは、第二熱交換槽５２から再び第一熱交換槽５１に入り、第一熱交換槽５１内の第三熱交換器５５に上部から流入する。この第三熱交換器５５に流入したガスは、スチームと熱交換を行った後、温水と熱交換を行うが、最後に熱容量の大きな温水と熱交換を行うことにより温度調節され、安定した温度状態となって第三熱交換器５５からガス供給経路６４に導出し、ユーザーのガス使用設備に供給される。
【００２９】
また、供給ガスの温度制御を行うための手段として、前記ガス供給経路６４には、第一熱交換槽５１にスチームを供給する第一スチーム導入管５６の第一流量調節弁５６Ｖを制御する第一温度指示調節計（ＴＩＣ）６５が設けられ、前記高温ガス経路６３には、第二熱交換槽５２にスチームを供給する第二スチーム導入管５７の第二流量調節弁５７Ｖを制御する第二温度指示調節計６６が設けられている。
【００３０】
第一温度指示調節計６５は、供給ガスの温度が設定温度より低下したら第一流量調節弁５６Ｖを開方向に作動させ、スチーム供給量を増加させて第一熱交換槽５１内のスチーム層Ｓ及び温水層Ｗの温度を上昇させる。同様に、第二温度指示調節計６６は、高温ガス経路６３を流れるガスの温度が設定温度より低下したら第二流量調節弁５７Ｖを開方向に作動させ、スチーム供給量を増加させて第二熱交換槽５２内のスチーム層Ｓの温度を上昇させる。逆に各ガスの温度が上昇したら、スチーム導入量を減少させることにより、各ガスの温度を所定温度に維持することができる。
【００３１】
このように、温水層Ｗに下部が設置された第一熱交換器５３で熱容量の大きな温水と熱交換させて低温液化ガスを気化させた後、スチーム層Ｓに設置された第一熱交換器５３の上部及び第二熱交換器５４で高温のスチームと熱交換させてガスを加温するので、小型の熱交換器で十分な加温性能を得ることができ、蒸発器全体の小型を図れる。さらに、第二熱交換器５４で供給ガスの設定温度以上にガスを加温した後、最後に温水層Ｗに下部が設置された第三熱交換器５５で熱容量の大きな温水と熱交換させて所定の供給ガス温度に調節するようにしているので、蒸発器から導出される供給ガス温度の安定化が図れる。
【００３２】
また、第二熱交換器５４でスチームと熱交換後のガスの温度を供給ガスの設定温度よりも高く設定し、第三熱交換器５５で熱交換後のガスの温度を第二熱交換器５４で熱交換後のガスの温度より低く設定しておくことにより、スチームと温水との熱容量の差及び温度差を有効に利用して効率よく安定した温度調節を行うことができる。
【００３３】
なお、本形態例では、第一熱交換槽５１に供給するスチームを第一スチーム導入管５６からスチーム層Ｓに供給するようにしているが、該導入管を槽（容器）下部まで延長して温水層Ｗ内にバブリングさせて供給することもできる。
【００３４】
図３は、本発明の蒸発器の第３形態例を示す系統図である。この蒸発器は、前記第２形態例と同様に、温水式蒸発器及びスチーム式蒸発器の双方の利点を活かして、小型でありながら温度安定性に優れた蒸発器を形成したものであって、第２形態例よりもさらに小型化及び装置構成の簡略化を図ったものである。
【００３５】
この蒸発器は、スチーム層Ｓ及び温水層Ｗの二層を有する気液共存状態の熱交換槽７１内に、温水層Ｗ部分に収納された第一熱交換器７２と、スチーム層Ｓ部分に収納された第二熱交換器７３と、温水層Ｗ部分に収納された第三熱交換器７４とを設置したものであって、第一熱交換器７２、第二熱交換器７３及び第三熱交換器７４は、ガスの流れ方向に対してこの順に直列に接続されている。
【００３６】
熱交換槽７１には、ボイラーＢで発生したスチームをスチーム層Ｓに供給する第一スチーム導入管７５と、温水層Ｓ内にスチームをバブリングして供給する第二スチーム導入管７６とが設けられており、各スチーム管７５，７６には、スチーム供給量を調節するため手段として第一調節弁７５Ｖ及び第二調節弁７６Ｖがそれぞれ設けられている。また、槽底部には、ドレン水をボイラーＢに戻すためのドレン７７が設けられている。
【００３７】
また、蒸発器で気化したガスをガス使用設備に供給するガス供給管７８には、供給ガスの温度を測定して前記第一調節弁７５Ｖを開閉制御する供給ガス温度指示調節計（ＴＩＣ）８１が設けられており、熱交換槽７１には、温水層Ｓの温度を測定して前記第二調節弁７６Ｖを開閉制御する温水温度指示調節計（ＴＩＣ）８２が設けられている。さらに、本形態例では、前記ガス供給管７８に供給ガスの流量を測定する流量指示調節計（ＦＩＣ）８３を設け、この流量指示調節計８３の指示値と前記温度指示調節計８１の指示値とを演算器８４で処理することにより、第一調節弁７５Ｖの開閉制御を円滑にかつ的確に行えるようにしている。
【００３８】
低温液化ガス貯槽Ｃ等から供給される低温液化ガスは、低温液化ガス導入経路８５を通って熱交換槽７１に入り、最初に、温水層Ｗ内に設置された第一熱交換器７２に導入される。この第一熱交換器７２では、温水層Ｗの温水と熱交換を行って所定温度まで加温され、低温液化ガスが気化する。第一熱交換器７２で気化したガスは、続いて第二熱交換器７３に導入され、ここでスチーム層Ｓの高温のスチームと熱交換を行い、供給ガス温度よりも高い温度に加温される。この高温のガスは、第三熱交換器７４に導入され、温水層Ｗの温水と熱交換を行って冷却され、所定の供給ガス温度に調節される。
【００３９】
第三熱交換器７４で温度調節されたガスは、熱交換槽７１からガス供給管７８に導出され、所定圧力、所定温度の供給ガスとなってユーザーのガス使用設備に供給される。このとき、前記供給ガス温度指示調節計８１及び流量指示調節計８３の測定値に基づいて第一調節弁７５Ｖが開閉制御され、スチーム層Ｓに供給するスチーム量が調節されるとともに、温水温度指示調節計８２の測定値に基づいて第二調節弁７６Ｖが開閉制御され、温水層Ｗに供給するスチーム量が調節される。これにより、ガス供給管７８から供給される供給ガスの温度が所定温度に制御される。
【００４０】
また、本形態例に示す蒸発器においては、温水層Ｗに設置した第一熱交換器７２で熱容量の大きな温水と熱交換させて低温液化ガスを気化させた後、スチーム層Ｓに設置した第二熱交換器７３で高温のスチームと熱交換させてガスを加温するので、小型の第二熱交換器７３で十分な加温性能を得ることができ、蒸発器全体の小型を図れる。さらに、第二熱交換器７３で供給ガスの設定温度以上にガスを加温した後、最後に温水層Ｗに設置した第三熱交換器７４で熱容量の大きな温水と熱交換させて所定の供給ガス温度に調節するようにしているので、蒸発器で気化させて供給するガス温度の安定化が図れる。
【００４１】
さらに、本形態例では、一つの熱交換槽７１内に第一乃至第三熱交換器７２，７３，７４を収納しているので、前記第２形態例の蒸発器よりも全体的にさらなる小型化及び簡略化を図ることができる。したがって、低温液化ガスを昇圧するためのポンプやスチーム供給用のボイラーを含めて蒸発器全体を一つの設備ユニットとして一体化しても、トラック等で運搬可能な大きさに納めることができるので、現地への搬送や据付けが容易になり、ガス供給を迅速に開始することができ、スポット的に使用する蒸発器として最適である。
【００４２】
また、第二熱交換器７３でスチームと熱交換後のガスの温度を供給ガスの設定温度よりも高く設定し、第三熱交換器７４で熱交換後のガスの温度を第二熱交換器７３で熱交換後のガスの温度より低く設定しておくことにより、スチームと温水との熱容量の差及び温度差を有効に利用して効率よく安定した温度調節を行うことができる。
【００４３】
なお、低温液化ガス供給源は、低温液化ガス貯槽だけでなくローリーでも同様であり、スチームは、ガス使用設備のボイラーから供給を受けてもよく、蒸発器に付設した専用のボイラーから供給してもよい。
【００４４】
【実施例】
実施例１
図１に示す第１形態例の蒸発器を使用し、ローリーに搭載した０．３ＭＰａ、−１９６℃の液体窒素を気化させ、６０℃に温度調節した窒素ガスを供給する実験を行った。スチームは１２０℃、０．３ＭＰａで供給し、該スチームの供給量や熱交換器の形状等を調整することにより、主熱交換槽１０は、熱交換後のガス温度が８０℃になるように設定し、温調用熱交換槽２０は、熱交換後のガス温度が５０℃になるように設定した。
【００４５】
温度指示調節計３１で測定した供給ガスの温度が６０℃を超えたときに、流量調節弁２７を開方向に作動させて温調用熱交換槽２０を流れる低温液化ガスの流量を増加させ、低温ガスの混合割合を多くして供給ガスの温度を下げ、供給ガスの温度が６０℃を下回ったときに流量調節弁２７を閉方向に作動させて温調用熱交換槽２０を流れる低温液化ガスの流量を減少させ、低温ガスの混合割合を少なくして供給ガスの温度を上げるようにした。これにより、平均温度６０℃で、温度変動幅が±１０℃の窒素ガスを約５０００ｍ^３／ｈで供給することができた。
また、ＰＩＤ制御を行うことによってより高精度の温度調節を行うことができた。さらに、両熱交換槽導出後のガス温度を種々変更して実験を行ったが、本形態例の蒸発器は、比較的高い温度、例えば４０〜６０℃のガス供給に適していることがわかった。
【００４６】
実施例２
図２に示す第２形態例の蒸発器を使用し、低温液化ガス貯槽内の０．３ＭＰａ、−１９３℃の液体窒素をポンプで１ＭＰａに昇圧し、２０℃に温度調節した窒素ガスを供給する実験を行った。スチームは１２０℃、０．３ＭＰａで供給した。なお、第一熱交換槽５１における温水層Ｗ及びスチーム層Ｓの体積、第二熱交換槽５２のスチーム層Ｓの体積はそれぞれ約２ｍ^３とした。第一温度指示調節計６５の指示温度は２０℃、第二温度指示調節計６６の指示温度は３５℃とし、各ガス温度がこの温度を超えたときに各流量調節弁５６Ｖ，５７Ｖを開方向に作動させ、各ガス温度が下回ったときに各流量調節弁を閉方向に作動させた。
【００４７】
このように制御することにより、第一熱交換器５３で気化した窒素ガスの温度は約０℃、第二熱交換器５４で加温された窒素ガスの温度は約３５℃、第三熱交換器５５で冷却された窒素ガスの温度は約２０℃となり、平均温度２０℃で、温度変動幅が±５℃の窒素ガスを５０００ｍ^３／ｈで供給することができた。
【００４８】
実施例３
図２に示す第２形態例の蒸発器を使用し、ローリーに搭載した０．３ＭＰａ、−１９６℃の液体窒素をポンプで１ＭＰａに昇圧し、２０℃に温度調節した窒素ガスを供給する実験を行った。スチームは１２０℃、０．３ＭＰａで供給し、温水の温度は１５℃に設定した。熱交換槽７１内の温水層Ｗの体積は約２ｍ^３、スチーム層Ｓの体積は約２．７ｍ^３とした。第一温度指示調節計８１及び第二温度指示調節計８２の指示温度は１５℃とし、各ガス温度がこの温度を超えたときに各流量調節弁７５Ｖ，７６Ｖを閉方向に作動させ、各ガス温度が下回ったときに各流量調節弁を開方向に作動させた。
【００４９】
このように制御することにより、第一熱交換器７２で気化した窒素ガスの温度は約０℃、第二熱交換器７３で加温された窒素ガスの温度は約３５℃、第三熱交換器７４で冷却された窒素ガスの温度は約２０℃となり、平均温度２０℃で、温度変動幅が±５℃の窒素ガスを５０００ｍ^３／ｈで供給することができた。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の蒸発器によれば、熱媒体としてスチームを使用したことにより、蒸発器全体の小型化を図ることができる。さらに、熱媒体としてスチームと温水とを併用することにより、供給ガスの温度をより安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蒸発器の第１形態例を示す系統図である。
【図２】本発明の蒸発器の第２形態例を示す系統図である。
【図３】本発明の蒸発器の第３形態例を示す系統図である。
【符号の説明】
１０…主熱交換槽、１１…金属製密閉容器、１２…熱交換器、１３…スチーム導入管、１４…ドレン、１５…低温液化ガス導入経路、１６…気化ガス導出経路、１７…ガス供給経路、２０…温調用熱交換槽、２１…金属製密閉容器、２２…熱交換器、２３…スチーム導入管、２４…ドレン、２５…温調用低温液化ガス導入経路、２６…温調用気化ガス導出経路、２７…流量調節弁、３１…温度指示調節計、５１…第一熱交換槽、５２…第二熱交換槽、５３…第一熱交換器、５４…第二熱交換器、５５…第三熱交換器、５６…第一スチーム導入管、５７…第二スチーム導入管、５８，５９…ドレン、６１…低温液化ガス導入経路、６２…低温ガス経路、６３…高温ガス経路、６４…ガス供給経路、６５…第一温度指示調節計、６６…第二温度指示調節計、７１…熱交換槽、７２…第一熱交換器、７３…第二熱交換器、７４…第三熱交換器、７５…第一スチーム導入管、７６…第二スチーム導入管、７７…ドレン、７８…ガス供給管、８１…供給ガス温度指示調節計、８２…温水温度指示調節計、８３…流量指示調節計、８４…演算器、８５…低温液化ガス導入経路

Claims

低温液化ガスを熱媒体と熱交換させることにより加温して気化させる蒸発器において、熱媒体が導入される容器内に前記低温液化ガスが導入される熱交換器を収納した主熱交換槽と、熱媒体が導入される容器内に低温液化ガスの一部が導入される熱交換器を収納した温調用熱交換槽と、前記主熱交換槽の熱交換器に低温液化ガスを導入する低温液化ガス導入経路と、該低温液化ガス導入経路から分岐し、流量調節弁を介して前記温調用熱交換槽の熱交換器に低温液化ガスを導入する温調用低温液化ガス導入経路と、前記主熱交換槽の熱交換器で気化したガスを導出する気化ガス導出経路と、前記温調用熱交換槽の熱交換器で気化したガスを導出する温調用気化ガス導出経路と、前記気化ガス導出経路のガスと前記温調用気化ガス導出経路のガスとを合流混合させてガス使用先に供給するガス供給経路と、該ガス供給経路を流れる供給ガスの温度を測定する温度測定手段と、該温度測定手段の測定温度に基づいて前記温調用低温液化ガス導入経路の流量調節弁を開閉制御する制御手段とを備えていることを特徴とする蒸発器。
前記温調用熱交換槽の熱交換能力は、前記主熱交換槽の熱交換能力と異なった能力に設定されていることを特徴とする請求項１記載の蒸発器。
低温液化ガスを熱媒体と熱交換させることにより加温して気化させる蒸発器において、前記蒸発器は、熱媒体としてスチーム層及び温水層を有する少なくとも一つの熱交換槽内に、前記温水層内に配置されて前記低温液化ガスが導入される第一熱交換器と、前記スチーム層内に配置されて該第一熱交換器で熱交換後のガスが導入される第二熱交換器と、前記温水層内に配置されて前記第二熱交換器で熱交換後のガスが導入される第三熱交換器とを収納したことを特徴とする蒸発器。
前記第二熱交換器で熱交換後のガスの温度が、該蒸発器から導出されるガスの設定温度よりも高く設定され、前記第三熱交換器で熱交換後のガスの温度が、第二熱交換器で熱交換後のガスの温度より低く設定されていることを特徴とする請求項３記載の高圧ガス供給設備。
前記蒸発器から導出したガスの温度を測定する温度測定手段と、前記熱交換槽内にスチームを供給するボイラーと、前記温度測定手段で測定したガスの温度に基づいて前記熱交換槽内に供給するスチーム量を調節するスチーム供給量調節手段とを備えていることを特徴とする請求項３記載の高圧ガス供給設備。