JP6130707B2 - Liquefied gas evaporator - Google Patents
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Description
本発明は、液相の液化ガスを気化してガス消費機器等に供給する液化ガス蒸発器に関する。 The present invention relates to a liquefied gas evaporator that vaporizes a liquid phase liquefied gas and supplies it to a gas consuming device or the like.
LPG等の液化ガスは、ボンベなどの容器に収容された液相の液化ガスを蒸発器に導き、蒸発器で気化及び昇温してガス消費機器等に連続的に供給されるようになっている。例えば、特許文献1に記載された蒸発器は、電気ヒータ等の熱源で加熱する伝熱部材内に熱交換流路を形成した蒸発部を備え、液相の液化ガスを蒸発部に導入して気化させ、常温程度まで加熱してガス消費機器に供給するようしている。また、ガス消費機器のガス消費量の変動などに合わせて、蒸発部へ流入する液相の液化ガス量を制御する気化圧力調整弁が設けられている。
The liquefied gas such as LPG is continuously supplied to gas consuming equipment etc. after the liquid phase liquefied gas contained in a container such as a cylinder is led to the evaporator, vaporized and heated by the evaporator. Yes. For example, the evaporator described in
特許文献1では、停電等により蒸発器の温度が異常に低下したときに、気化しない液相の液化ガスがガス消費機器側に供給されると種々の問題があることから、そのようなときに気化圧力調整弁を緊急遮断する保安機構が提案されている。しかし、液相の液化ガスを効果的に安定して気化させるために、蒸発部の温度制御を具体的にどのようにするかについては、配慮されていない。
In
本発明が解決しようとする課題は、液相の液化ガスを効果的に安定して気化させることができる蒸発部の温度制御を備えた液化ガス蒸発器を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a liquefied gas evaporator having temperature control of an evaporation section capable of effectively and stably vaporizing a liquefied gas in a liquid phase.
上記の課題を解決するため、本発明の液化ガス蒸発器は、液化ガスの熱交換流路が上下方向に穿設された伝熱ブロックと、前記伝熱ブロックに挿入された熱源と、前記伝熱ブロックに挿入された温度センサと、該温度センサの検出温度に基づいて前記熱源の発熱を制御する温度制御器とを備え、前記熱交換流路の上端が開口された前記伝熱ブロックの面に蒸発面が形成され、該蒸発面を覆って設けられた圧力室に調圧された液相の液化ガスを導入し、前記熱交換流路の下端の開口から気化された液化ガスを排出するように形成され、前記温度センサは、前記熱源と前記蒸発面との間に配置されてなることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a liquefied gas evaporator according to the present invention includes a heat transfer block in which a heat exchange channel for liquefied gas is formed in a vertical direction, a heat source inserted in the heat transfer block, and the heat transfer block. comprising a temperature sensor which is inserted into the heat block, and a temperature controller for controlling the heat generation of the heat source based on the detected temperature of the temperature sensor, the surface of the heat transfer block the upper end of the heat-exchange passage is opened A vaporized liquefied gas is discharged from an opening at the lower end of the heat exchange flow path, and an adjusted liquid phase liquefied gas is introduced into a pressure chamber provided to cover the evaporated surface. The temperature sensor is arranged between the heat source and the evaporation surface.
すなわち、熱源(例えば、電気ヒータ)と蒸発面との間に位置させて温度センサを伝熱ブロックに挿入して蒸発面に近い温度を検出する。そして、温度制御器は温度センサが挿入された部位の伝熱ブロックの検出温度が、設定温度範囲(例えば、35℃〜46℃)になるように熱源の熱量(例えば、電気ヒータの通電)を制御する。このような温度制御により、蒸発面の温度変化を少なくできるため、総括伝熱係数の変化が少ない安定した蒸発能力を保持させることができる。また、蒸発面を覆って設けられた圧力室に液相の液化ガスを供給する気化圧力調節弁の閉塞圧力も安定する。これらにより、蒸発面の温度変化を一層少なくでき、伝熱ブロックの温度変化幅をも小さくすることができる。言い換えれば、温度制御により温度が下方に振れるアンダーシュートを小さくできるから、液相の液化ガスを効果的に安定して気化させることができる。しかも、蒸発器から液相の液化ガスがガス消費機器等に流出するのを防止するために、一般に液流出防止装置が設けられるが、温度制御のアンダーシュートを小さくできるので、液流出防止装置の作動温度に余裕を持たせることができる。つまり、温度制御器の設定温度範囲を全体に低く設定できるので、蒸発器のシール部材及び電気部品の寿命を長くできる。
That is, a temperature sensor is inserted between the heat source (for example, an electric heater) and the evaporation surface and a temperature sensor is inserted into the heat transfer block to detect a temperature close to the evaporation surface. Then, the temperature controller adjusts the amount of heat of the heat source (for example, energization of the electric heater) so that the detected temperature of the heat transfer block at the part where the temperature sensor is inserted is within a set temperature range (for example, 35 ° C. to 46 ° C.). Control. By such temperature control, the temperature change of the evaporation surface can be reduced, so that stable evaporation ability with little change in the overall heat transfer coefficient can be maintained. Moreover, the closing pressure of the vaporization pressure control valve for supplying the liquid phase liquefied gas to the pressure chamber provided to cover the evaporation surface is also stabilized. As a result, the temperature change of the evaporation surface can be further reduced, and the temperature change width of the heat transfer block can also be reduced. In other words, since undershoot in which the temperature fluctuates downward by temperature control can be reduced, liquid phase liquefied gas can be effectively and stably vaporized. Moreover, in order to prevent the liquid phase liquefied gas from flowing out from the evaporator to the gas consuming device, etc., a liquid outflow prevention device is generally provided, but since the temperature control undershoot can be reduced, the liquid outflow prevention device A margin can be given to the operating temperature. That is, since the set temperature range of the temperature controller can be set to be low as a whole, the lifetime of the seal member and the electrical parts of the evaporator can be extended.
また、伝熱ブロックは、アルミニウム合金の鋳物で形成し、これに複数の熱交換流路を液化ガスの導入側から排出側に向けて並列に穿設し、それらの熱交換流路の間に、熱交換流路に直交させて1本又は複数本の棒状に形成した電気ヒータを分散して挿入することが好ましい。これにより、伝熱ブロックの温度分布を均一化して、液相の液化ガスの蒸発及び加熱を効率よく安定して行わせることができる。さらに、熱電対を棒状の保護パイプに収容した温度センサを用い、その温度センサを熱交換流路の間に位置させて、熱源である電気ヒータと蒸発面との間の伝熱ブロックに挿入することができる。これにより、蒸発面に近い伝熱ブロックの部位の温度を検出できるから、一層安定して伝熱ブロックの温度を制御できる。 Further, the heat transfer block is formed of an aluminum alloy casting, and a plurality of heat exchange passages are formed in parallel from the liquefied gas introduction side to the discharge side, and the heat exchange block is interposed between the heat exchange passages. It is preferable to disperse and insert electric heaters formed in one or a plurality of rods so as to be orthogonal to the heat exchange flow path. Thereby, the temperature distribution of the heat transfer block can be made uniform, and evaporation and heating of the liquid phase liquefied gas can be performed efficiently and stably. Furthermore, using a temperature sensor in which a thermocouple is housed in a rod-shaped protective pipe, the temperature sensor is positioned between the heat exchange flow paths and inserted into a heat transfer block between the electric heater as a heat source and the evaporation surface. be able to. Thereby, since the temperature of the part of the heat transfer block close to the evaporation surface can be detected, the temperature of the heat transfer block can be controlled more stably.
本発明によれば、液相の液化ガスを効果的に安定して気化させることができる蒸発部の温度制御を備えた液化ガス蒸発器を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the liquefied gas evaporator provided with the temperature control of the evaporation part which can vaporize the liquefied gas of a liquid phase effectively and stably can be provided.
本発明の一実施例の蒸発器は、図1に示すように、蒸発部1と、蒸発部1の側面に設けられた温度制御器50と、蒸発部1の上部に設けられた気化圧力調節弁60とを備えて形成される。蒸発部1は、アルミニウム合金鋳物などの金属材により形成された熱媒体である伝熱ブロック2を有して形成されている。伝熱ブロック2には、図において上方から下方に並列に複数の熱交換流路3が穿設され、複数の熱交換流路3の間に直交させて、熱源としての複数の棒状の電気ヒータ4と、電気ヒータ4の上方に棒状の温度センサ5が挿入されている。温度センサ5は、熱電対を棒状の保護管に収容して形成されている。伝熱ブロック2には、熱交換流路3の上端が開口する面に蒸発面6が形成されている。熱交換流路3の下端は伝熱ブロック2の下部に形成された底部空間7に開口されている。伝熱ブロック2の下面には、底部空間7と共に気化ガス室8を形成する凹状の底部部材9が固定されている。
As shown in FIG. 1, an evaporator according to an embodiment of the present invention includes an
気化ガス室8の上部に気化された液化ガスの出口ノズル10が連通され、図示していないガス消費機器に気化された液化ガスを供給するようになっている。出口ノズル10には、元バルブ11を介して安全弁12が連通されている。ガス消費機器のガス消費が急に停止して気化圧力調整弁60が遮断されたときに、蒸発器内に残っている液相の液化ガスが気化して内部圧力が上昇しても、安全弁12の吹き始め圧力(例えば、0.693MPa)未満に保持するよう内部容積が決められている。一方、気化ガス室8の底部には、ドレン弁13を備えたドレンノズル14が連通されている。
An
温度制御器50は、防爆構造電気機械器具として型式認定されたものであり、複数の電気ヒータ4の通電を制御する制御部と、温度センサ5の出力に基づいて検出温度を求める温度検出部等を備えて形成されている。
The
気化圧力調整弁60は、図2に示すように、バルブボディ61に形成された圧力室62により、伝熱ブロック2の蒸発面6を覆って取り付けられている。圧力室62に臨ませて、バルブボディ61の側壁に固定された入口ノズル部63から液相の液化ガスを導入し、圧力室62の圧力を調整する調整弁64が設けられている。また、圧力室62は連通路62aを介して設定圧力室65に連通されている。設定圧力室65はバルブボディ61の上面に開口され、設定圧力室65の開口を覆って圧力設定部66が設けられている。圧力設定部66は、バルブボディ61の上面に固定された円筒状のケース67を有し、ケース67の下部の開口部に支持されたダイアフラム68が設定圧力室65に臨ませて設けられている。ダイアフラム68の中心部の下面にステム69が垂下して設けられている。ダイアフラム68は、調圧ばね70により設定圧力室65側に付勢されている。調圧ばね70の上端はばね押え71に当接して設けられ、ばね押え71は調圧ネジ72のねじ込み量を調整して、設定圧力を加減できるようになっている。ステム69は、設定圧力室65と圧力室62との隔壁73に穿設された貫通孔74を通して、先端が圧力室62に突出して設けられている。貫通孔74とステム69の隙間は、シール部材75によりステム69が摺動可能にシールされている。圧力室62側の隔壁73の下面から垂下された支持部材76に、三角形の可動片77がピン78により回動可能に設けられている。そして、可動片77の一辺にステム69の先端が当接して設けられている。
As shown in FIG. 2, the vaporization
一方、調整弁64は、先細り状に形成された円筒状の本体部80の基端部に穿設された中空部81に入口ノズル部63を挿入して、バルブボディ61に固定されている。中空部81の先端から本体部80の先端まで小径の貫通孔82が穿設されている。中空部81と貫通孔82とにより形成される段部を弁座83とし、その弁座83の開口を開閉する弁体84が設けられている。弁体84は、貫通孔82に挿通された弁棒85に固定されるとともに、入口ノズル部63の先端部との間に介装されたばね86により弁座83方向に付勢されている。弁棒85の先端は、可動片77の一辺に当接させて設けられている。弁棒85とステム69がそれぞれ当接される可動片77の辺は、回動方向においてピン78を挟む関係の辺である。
On the other hand, the regulating
このように構成される本実施例の液化ガス蒸発器の動作について説明する。液状の液化ガスは、図示していない液化ガス容器から入口ノズル部63を介して調整弁64に供給されるようになっている。蒸発器を起動して蒸発部1の温度が所定温度に上昇した後、入口ノズル部63から液状の液化ガス(例えば、圧力0.2〜1.5MPa)を調整弁64に供給すると、噴出ノズル90から液相の液化ガスが圧力室62内に噴出される。圧力室62内の圧力は、調節弁64と圧力設定部66の協働により設定圧力(例えば、0.15±0.04MPa)に調整される。圧力室62内に噴出された液相の液化ガスが蒸発面6で瞬間的に蒸発し、熱交換流路3を通って常温程度まで昇温されて気化ガス室8に導かれる。気化ガス室8に導入された液化ガスは、出口ノズル10を介して図示していないガス消費機器等に供給される。
The operation of the liquefied gas evaporator of this embodiment configured as described above will be described. The liquid liquefied gas is supplied from a liquefied gas container (not shown) to the regulating
ガス消費機器等の液化ガスの消費量が少ないとき、あるいは蒸発面6における蒸発量が多いこと等により、圧力設定部66における設定圧よりも圧力室62の圧力が高くなると、設定圧力室65の圧力により調圧ばね70が圧縮されてダイアフラム68が押し上げられる。これによりステム69が押し上げられ、可動片77が時計回りに回動して、弁棒85を介して弁体84がばね86により弁座83方向に付勢されて、圧力室62への液状の液化ガスの導入が遮断される。
When the pressure in the
逆に、液化ガスの消費量が多くなると、あるいは蒸発面6における蒸発量が少なくなること等により、圧力室62の圧力が設定圧よりも低くなると、調圧ばね70の付勢力が打ち勝ってダイアフラム68によりステム69が押し下げられる。これにより、可動片77が反時計回りに回動して、弁棒85を介して弁体84がばね86により弁座83から離れる方向に付勢され、圧力室62への液状の液化ガスが導入される。このようにして、気化圧力調整弁60の動作により、液化ガスの消費量あるいは蒸発部1における蒸発状態に応じて圧力室62の圧力が設定圧に保持され、消費量に応じた液相の液化ガスを気化して安定した圧力及び量の液化ガスをガス消費機器等に供給することができる。
On the contrary, when the consumption amount of the liquefied gas increases or the pressure in the
一方、蒸発部1では、蒸発面6と電気ヒータ4との間の設けられた温度センサ5の検出温度が温度制御器50に入力される。温度制御器50は、温度センサ5が挿入された部位の伝熱ブロック2の温度である温度センサ5の検出温度を、予め設定された温度範囲(例えば、35℃〜46℃)に保持するように電気ヒータ4の通電を制御する。電気ヒータ4の通電制御は、例えば、検出温度が設定温度範囲の上限TH℃に達したときに通電をオフし、下限TLに低下したときにオンする制御を適用することができる。その他、電気ヒータ4に供給する電圧を可変する温度制御を適用することができる。
On the other hand, in the
ここで、図3を参照して、本実施例の温度制御動作の効果を説明する。同図の横軸は時間軸を示し、縦軸は温度軸を示している。また、同図は伝熱ブロック2の代表部位の温度変化を示し、実線は本実施例の温度制御特性、点線は比較例の温度制御特性であり、温度センサ5を電気ヒータ4よりも伝熱ブロック2の下方の部位に位置させた例である。
Here, the effect of the temperature control operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the time axis, and the vertical axis indicates the temperature axis. The figure shows the temperature change of the representative part of the
図3からわかるように、本実施例のように、温度センサ5を電気ヒータ4と蒸発面6との間に位置させて、その部位の伝熱ブロック2の温度を設定範囲に収めるように電気ヒータ4の通電を制御する温度制御によれば、蒸発面6の温度変化を少なくできる。これにより、本実施例によれば、蒸発部1における総括伝熱係数の変化が少ない安定した蒸発能力を保持させることができる。また、蒸発面6に液相の液化ガスを供給する気化圧力調節弁60の閉塞圧力も安定する。特に、蒸発面6の温度変化を少なくでき、伝熱ブロック2の温度変化幅をも小さくすることができる。言い換えれば、比較例に比べて、温度制御により温度が下方に振れるアンダーシュート(図中、楕円で囲った部分)を小さくできるから、液相の液化ガスを効果的に安定して気化させることができる。しかも、蒸発器から液相の液化ガスがガス消費機器等に流出するのを防止するために、一般に液流出防止装置が設けられるが、温度制御のアンダーシュートを小さくできるので、液流出防止装置の作動温度に余裕を持たせることができる。つまり、温度制御器の設定温度範囲を全体に低く設定できるので、蒸発器のシール部材及び電気部品の寿命を長くできる。
As can be seen from FIG. 3, as in this embodiment, the temperature sensor 5 is positioned between the electric heater 4 and the evaporation surface 6 so that the temperature of the
また、本実施例によれば、熱交換流路3の間に、熱交換流路3に直交させて1本又は複数本の棒状に形成した電気ヒータ4を分散して挿入したことから、伝熱ブロック2の温度分布を均一化して、液相の液化ガスの蒸発及び加熱を効率よく安定して行わせることができる。
Further, according to the present embodiment, the electric heaters 4 formed in one or a plurality of rod shapes perpendicularly to the heat exchange flow path 3 are inserted between the heat exchange flow paths 3 in a distributed manner. The temperature distribution of the
以上説明したように、本発明の液化ガス蒸発器によれば、液相の液化ガスを効果的に安定して気化させることができる。なお、上記の実施例では、伝熱ブロック2をアルミニウム合金の鋳物で形成した例を示したが、これに限らず、熱伝導性に優れた伝熱部材を用いることができる。また、複数の熱交換流路3を液化ガスの導入側から排出側に向けて並列に穿設するにあたり、各流路を格子状に配列することができる。
As described above, according to the liquefied gas evaporator of the present invention, the liquid liquefied gas can be effectively and stably vaporized. In the above embodiment, the
1 蒸発部
2 伝熱ブロック
3 熱交換流路
4 電気ヒータ
5 温度センサ
6 蒸発面
8 気化ガス室
10 出口ノズル
50 温度制御器
60 気化圧力調整弁
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記温度センサは、前記熱源と前記蒸発面との間に位置されてなる液化ガス蒸発器。 A heat transfer block in which a heat exchange flow path for liquefied gas is vertically drilled, a heat source inserted in the heat transfer block, a temperature sensor inserted in the heat transfer block, and a detected temperature of the temperature sensor And a temperature controller that controls the heat generation of the heat source, and an evaporation surface is formed on the surface of the heat transfer block in which an upper end of the heat exchange channel is opened, and a pressure provided to cover the evaporation surface A liquid phase liquefied gas is introduced into the chamber , and the vaporized liquefied gas is discharged from the opening at the lower end of the heat exchange channel;
The temperature sensor is a liquefied gas evaporator located between the heat source and the evaporation surface.
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