JP6633888B2 - 液化ガス用気化器、および液化ガス用気化システム - Google Patents

Description

本発明は窒素、酸素、アルゴンやＬＮＧ（天然ガス）、プロパンなど液化したガスを気化蒸発させガス状で需要者に供給する気化器、およびこれを備えた液化ガス用気化システムに関する。

液化窒素、液化酸素、液化アルゴンおよび液化炭酸ガスなどに代表される産業用ガスに加えて、ＬＮＧ（液化天然ガス）、ＬＰＧ（液化プロパンガス）などの燃料ガスを液状で貯槽に蓄え、気化器などで蒸発気化させてガス状にして供給することは各産業分野で液化ガスの貯蔵と消費を繰り返す重要な工業的手法として用いられている。

このように液化ガスをガス状にして供給する設備の形態としては、例えば、液化したガスを充分に断熱保冷されている竪型の貯槽に蓄えて、その近傍に気化器を設置し、消費に必要な量を連続的に抜き出しながら気化器に導入して、空気や温水で加温して蒸発気化させている。例えば、特許文献１には、竪型に設置された二重管式の伝熱管を有する液化ガス用気化器が開示されており、加熱源としての海水を、伝熱管の外部において上部から下部に向けて垂直方向で散水させている。

しかしながら、上記した供給設備においては、高さの問題で下記の不都合が起こり得た。例えば、上記した供給設備の設置場所から離れていても、その近辺に住宅地や病院もしくは公共性のある建物があると、高さの高い竪型の貯槽や気化器が外部から認識され、美観上好ましくないとのクレームがつくことがあった。具体的には、２階建ての建物の高さ以上（例えば６メートル以上）であるとか、建築基準法で北側斜線制限が敷地境界線上５ｍの高さから制限がかかることなど、高さが５ｍから６ｍ以上になると、供給設備の設置は美観上、もしくは日照権の観点から好ましくないとの問題があった。また、気化器については高圧ガス保安法に基づく定期的な検査が必要であるが、供給設備を設置している工場や病院などでは、気化器の高さが高いと、高圧ガス保安法による検査やメインテナンスのための高所作業用デッキが必要となり、設備コストや検査およびメインテナンスのための費用が高くつくという問題があった。

特開平７−１２６６７１号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、高さを低く抑え、液化ガス用貯槽を含めたシステム全体をコンパクトに設置するのに適した液化ガス用気化器を提供すること主たる課題とする。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面によれば、液化ガスを加熱して気化させる液化ガス用気化器であって、熱媒が補充可能に収容される熱媒容器と、継ぎ目無しの直管により構成され、上記熱媒容器の内部を貫通するとともに当該熱媒容器に支持される伝熱管と、を備え、上記伝熱管は、液化ガス供給端部と、当該液化ガス供給端部よりも高位置にある気化ガス排出端部と、を有し、水平位置から傾斜する状態で設置される、液化ガス用気化器が提供される。

好ましくは、上記伝熱管の傾斜角度は、５度〜２０度の範囲である。

好ましくは、上記伝熱管の上記気化ガス排出端部には、絞り機構が設けられている。

好ましくは、上記絞り機構を構成する絞り部が、上記伝熱管の中心部から上方に偏倚する位置にある。

本発明の第２の側面によれば、横置き型の液化ガス貯槽と、当該液化ガス貯槽の下方に設けられた、本発明の第１の側面に係る液化ガス用気化器と、を備え、上記液化ガス貯槽から抜き出された液化ガスが上記伝熱管の低位置側にある上記液化ガス供給端部から導入される、液化ガス用気化システムが提供される。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の実施形態に係る液化ガス用気化器の概略構成を示す側面図である。 図１に示す液化ガス用気化器の平面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線矢視図である。 図１に示す液化ガス用気化器の気化ガス排出端部付近を拡大した図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う拡大断面図である。 絞り孔が設けられる位置の他の例を示す図６と同様の断面図である。 図１に示す液化ガス用気化器を垂直方向に設置した場合の、伝熱管の基本寸法と内部の気液界面の位置を示した模式図である。 図１に示す液化ガス用気化器を斜め方向に設置した場合の、伝熱管の基本寸法と内部の気液界面の位置を示した模式図である。 横置き型の液化ガス貯槽と、当該液化ガス貯槽の下方に設けられた液化ガス用気化器とを備えた液化ガス用気化システムを示す正面図である。 図１０に示す液化ガス用気化システムの側面図である。 図１に示す液化ガス用気化器において伝熱管として４ｍ定尺パイプを使用した場合の、各傾斜角度に応じた各所寸法と気液界面の位置を表した表である。 図１に示す液化ガス用気化器において伝熱管として６ｍ定尺パイプを使用した場合の、各傾斜角度に応じた各所寸法と気液界面の位置を表した表である。

図１、図２は、本発明の実施形態に係る液化ガス用気化器の概略構成を示している。本実施形態の液化ガス用気化器Ｘ１は、熱媒供給管１と、液化ガス供給管２と、各々が熱媒容器３１および伝熱管３２を有する複数の気化ユニット３と、熱媒排出管４と、気化ガス排出管５と、を備えている。伝熱管３２は熱媒容器３１とともに横向きに設置され、水平位置から角度θで傾斜する状態で設置されている。なお、これらの図１、図２において、熱媒供給管１、液化ガス供給管２、熱媒容器３１、伝熱管３２、熱媒排出管４、気化ガス排出管５、などの肉厚は簡略化のために図示を省略している。また、以下においては、気化される液化ガスが液化天然ガス（ＬＮＧ）であるものとして説明を進める場合もあるが、本発明はこれに限定されるものではない。

熱媒供給管１は、図示されていない熱媒供給源（温水供給源）から延びる配管に接続されており、水平方向に延びている。熱媒供給管１は、例えば圧力配管用炭素鋼鋼管（ＳＴＰＧ管）により構成される。

液化ガス供給管２は、例えばステンレス鋼鋼管（ＳＵＳＴＰ管）からなり、例えばＬＮＧ貯槽から延びる配管に接続されている。液化ガス供給管２は、熱媒供給管１が延びる方向と略平行な水平方向に延びている。

複数の気化ユニット３は、熱媒供給管１および液化ガス供給管２が延びる方向において間隔を隔てて並列に配置されている。本実施形態では、３つの気化ユニット３が液化ガス供給端から気化ガス排出端に向かって上方に傾斜角度θで並んだ態様を示すが、気化ユニット３の数はこれに限定されるものではない。各気化ユニット３は、低位置から高位置に延びる熱媒容器３１と、この熱媒容器３１の内部を低位置から高位置に貫通する伝熱管３２とを有する。

熱媒容器３１は、全体として円筒状をなしており、水平位置からθの傾斜角度で低位置側から高位置側へ延びている。本実施形態では、本体部３１１と、伸縮部３１２と、長手方向両端のキャップ部３１３とを有する。本体部３１１は直管状であり、例えば圧力配管用炭素鋼鋼管（ＳＴＰＧ管）からなる。伸縮部３１２は、本体部３１１よりも伸縮する部分であり、例えば本体部３１１の長手方向の途中に挿入された伸縮継手によって構成される。伸縮部３１２としては、例えば金属製のベローズ形伸縮継手を採用することができる。

キャップ部３１３は、熱媒容器３１の長手方向両端にそれぞれ設けられており、本体部３１１の両端を塞いでいる。キャップ部３１３は、本体部３１１とは材質が異なる別部材によって構成されており、例えばステンレス鋼製である。キャップ部３１３は、凸状となる半球面状または曲面状になっている。

伝熱管３２は、熱媒容器３１両端のキャップ部３１３を貫通しており、熱媒容器３１の内部において低位置から高位置に熱媒容器３１と同様に水平位置からθの傾斜角度を有して延びている。伝熱管３２は、例えば継ぎ目を有さない直管により構成されており、例えば市販の定尺物の継目無しステンレス鋼鋼管が使用される。定尺物の継目無しステンレス鋼鋼管（伝熱管３２）は、例えばその長さが４ｍあるいは６ｍであり、直径（内径）が２８．４ｍｍである。なお、熱媒容器３１を構成する本体部３１１についても、例えば市販の定尺物の鋼管（圧力配管用炭素鋼鋼管）が使用される。定尺物の圧力配管用炭素鋼鋼管（本体部３１１）は、例えばその長さが４ｍあるいは６ｍであり、直径（内径）が８０．１ｍｍ、である。また、本実施形態のように本体部３１１の途中に伸縮部３１２としての伸縮継手が挿入される構成では、定尺物の圧力配管用炭素鋼鋼管を適宜切断して使用すればよい。

図３に示されるように、熱媒容器３１の低位置側端寄りの部分には、当該熱媒容器３１の内部に熱媒を導入するための熱媒導入ノズル３４が設けられている。熱媒容器３１の長手方向視において、熱媒導入ノズル３４の中心線Ｏ２は、熱媒容器３１の中心線Ｏ１から偏倚した位置にある。熱媒導入ノズル３４は、例えば、熱媒供給管１から分岐状に延びる熱媒用分岐路１１とフランジ接続されている。かかる構成により、熱媒供給管１と熱媒容器３１の低位置側端寄りの部分とは、熱媒用分岐路１１および熱媒導入ノズル３４を介して連通している。

図１に示されるように、伝熱管３２の低位置側の液化ガス供給端部３２１には、液化ガス供給管２から分岐状に延びる液化ガス用分岐路２１が溶接等により接続されている。かかる構成により、液化ガス供給管２と伝熱管３２の液化ガス供給端部３２１とは、液化ガス用分岐路２１を介して連通している。

図１に示すように、熱媒排出管４は、気化ユニット３の高位置側端部の近傍に設けられている。熱媒排出管４は、熱媒供給管１が延びる方向と略平行な水平方向に延びている。図４に示すように、熱媒排出管４には、複数の気化ユニット３それぞれに対応する複数の熱媒排出用分岐路４１が設けられており、熱媒排出管４と各熱媒容器３１の高位置側端寄りの部分とが熱媒排出用分岐路４１を介して連通している。熱媒容器３１の長手方向視において、熱媒排出用分岐路４１の中心線Ｏ３は、熱媒容器３１の中心線Ｏ１から偏倚した位置にある。上記した熱媒導入ノズル３４を介して熱媒容器３１内に熱媒が順次供給されると、当該熱媒は熱媒容器３１内を流れて回転しながら移動し、熱媒排出用分岐路４１、熱媒排出管４を介して外部に排出される。外部に排出された熱媒は、図外の再加熱手段により再加熱され、再び図外の熱媒供給源に循環される。

図１に示すように、気化ガス排出管５は、気化ユニット３の高位置側端部の近傍に設けられており、液化ガス供給管２、熱媒排出管４が延びる方向と略平行な水平方向に延びている。図２に示すように、気化ガス排出管５には、複数の気化ユニット３それぞれに対応する複数の気化ガス排出用分岐路５１が設けられており、気化ガス排出管５と各伝熱管３２の高位置側の気化ガス排出端部３２２とが気化ガス排出用分岐路５１を介して連通している。

本実施形態において、各伝熱管３２の気化ガス排出端部３２２には、絞り機構６が取り付けられている。図５は、図１のうち絞り機構が６取り付けられている気化ガス排出端部３２２付近を拡大した図である。絞り機構６は、例えばオリフィスとして構成されており、絞り孔６ａを有する。絞り機構６（オリフィス）は、気化ガス排出端部３２２および気化ガス排出用分岐路５１の両方のフランジに挟まれている。本実施形態では、３つの気化ユニット３（伝熱管３２）の全てに対して同じ口径サイズの絞り機構６（オリフィス）が用いられる。オリフィスの口径サイズについては、３つの気化ユニット３のそれぞれの伝熱管３２から気化ガス排出用分岐路５１に流出する気化ガスの量を均一化するようにその口径サイズが決められる。このような絞り機構６を備えた構成によれば、複数の気化ユニット３間の液化ガスの分散性を良好にさせるとともに、急激な流出量を制限する効果も奏する。

また、図５は、オリフィスをフランジで挟んだ状態で、伝熱管３２の傾斜角度θをもって気液界面が気化ガス排出端部３２２からオリフィスの絞り孔６ａにまで到達している極端な現象を図示した。このように傾斜角度θが小さく、０度に近かったとしても、オリフィスが存在することによって、液状の液化ガスの気化ガス排出端部３２２からの飛び出しを防ぐことができる。図６は、絞り機構６の部分をＶＩ−ＶＩ断面で図示したものである。図６では、オリフィス（絞り機構６）の絞り孔６ａが伝熱管３２の中心部に位置している。なお、オリフィス（絞り機構６）の絞り孔６ａについては、図７に示すように、伝熱管３２の中心部から上方に偏倚する位置に設けてもよい。図７に示した構成によれば、液化ガスが液状で気化ガス排出端部３２２に届いていても、その液化ガスの排出を妨げる効果をより高めることができる。

図８は、伝熱管３２を垂直方向に立てた場合の伝熱管３２内部での気液界面の位置を模式的に示したものである。ｄは伝熱管の内径を、Ｌ１は伝熱管３２における伝熱部（熱媒容器３１の内部を貫通する部分）の長さを表している。Ｌ３は、１００％負荷で蒸発しているときの気液界面の長さ（伝熱部の下端から気液界面までの寸法）を表している。このＬ３は通常Ｌ１の２０％位で、蒸発負荷が小さくなると短くなる。

図９は、伝熱管３２が傾斜角度θで傾斜した場合の気液界面の位置を模式的に示したものである。傾斜角度θは伝熱管３２内で蒸発気化する液化ガス（例えばＬＮＧ）の気液界面の位置を決定する角度となり、例えば０度を越えて３０度以下であることが好ましい。伝熱管３２を図８の垂直方向から図９のように傾斜角度θで傾斜させても平均的な気液界面の長さＬ３は変わらないが、液面のうち伝熱部の下端から最も遠ざかる位置は、伝熱管３２の内壁に沿ってＬ４まで延びることになる。この結果、Ｌ４がＬ１に近づけば近づくほど液化ガス（ＬＮＧ）が気化ガス排出端部３２２から飛び出しやすくなる。特に負荷が変動した場合、液化ガスが勢いよく気化ガス排出端部３２２に向かって移動し滴が飛び出す現象が起こりやすい。

図１０、図１１は、横置き型のＬＮＧ貯槽Ｘ２（液化ガス貯槽）と、このＬＮＧ貯槽Ｘ２の下方に設けられた液化ガス用気化器Ｘ１とを備えて構成された液化ガス用気化システムＹを示している。

ＬＮＧ貯槽Ｘ２は、横置き円筒型であり、基礎部１７の上に脚１６で支えられた状態で設置される。図１１によく表れているように、基礎部１７は、所定の間隔を隔てて２箇所に設置される。ＬＮＧ貯槽Ｘ２は、外筒１２と内筒１４で構成されており、その隙間の断熱層１３にはパーライトと呼ばれるＳｉＯ₂を主成分とする粉末状の断熱材が充填され、３Ｐａ以下にまで真空減圧された真空断熱層を形成している。液状の液化ガス（ＬＮＧ）１５は、ＬＮＧ貯槽Ｘ２の底部より抜き出され断熱層１３内をくぐり抜けた配管７を通り、配管８を通過して液化ガス用気化器Ｘ１の液化ガス供給管２に導かれる。

本実施形態の液化ガス用気化システムＹにおいては、気化ガスの需要量、消費量等に応じて、ＬＮＧ貯槽Ｘ２の容量や液化ガス用気化器Ｘ１のサイズ、気化ユニット３の数量等が異ならせられる。

図１２は、ＬＮＧ貯槽Ｘ２の容量を３０ＫＬとし、液化ガス用気化器Ｘ１については、液化ガスの蒸発量が５００ｋｇ/ｈとなるように１基あたり５０ｋｇ/ｈの蒸発量を有する気化ユニット３を１０基設置した場合において、伝熱管３２の傾斜角度θに応じた各所寸法を表した表である。３０ＫＬ容量のＬＮＧ貯槽Ｘ２の大きさは、例えば、直径２．７ｍで長さが９．５ｍである。

図１２に示した表において、ｄは伝熱管３２の内径（外径が３４．０ｍｍ）を、Ｌ１は４ｍの定尺物の継目無しステンレス鋼鋼管（伝熱管３２）で作製した伝熱管３２の伝熱部の長さを、Ｌ２は図１１に示したＬＮＧ貯槽Ｘ２の基礎部１７の間隔を、それぞれ表している。また、Ｈ１は図１１に示したＬＮＧ貯槽Ｘ２下部の地上レベルまでの距離を、Ｈ２は図９に示した伝熱管３２の傾斜角度θにおける伝熱管３２の傾斜高さを、Ｌ３は図８で示した気液界面までの長さを、図９ではその平均長さを表しており、Ｌ４は同じく図９で示した気液界面の伝熱管３２の内壁に沿った長さを、それぞれ表している。

ここで、液化ガス用気化器Ｘ１をＬＮＧ貯槽Ｘ２の下方に設置するためには、液化ガス用気化器Ｘ１全体の高さが、ＬＮＧ貯槽Ｘ２下部の地上レベルまでの距離Ｈ１より短くなる必要ある。気化ユニット３の上下部には熱媒供給管１や熱媒排出管４が接続されているため、液化ガス用気化器Ｘ１全体の高さは、伝熱管３２の傾斜高さＨ２と、更に５００〜１，０００ｍｍ程度の寸法が必要となる。したがって、図１２からも理解されるように、伝熱管３２の傾斜角度θは３０度以下（即ち、Ｈ２が１９００ｍｍ以下）であることが必要となる。また、θ＝０度のときＬ４がＬ１と等しくなり、液化ガスが気化ガス排出端部から飛び出し易くなるので、伝熱管３２の傾斜角度θは０度を越えていることも必要となる。

なお、３０ＫＬ容量のＬＮＧ貯槽の大きさは、直径が２．７ｍで長さが９．５ｍであるので、その範囲で基礎部１７の間隔Ｌ２は６．０ｍとなる。４ｍ定尺の伝熱管を使用した気化ユニット（１基あたりの幅は２５０ｍｍ、長さは４．３ｍ）を１０基組み込むと、２．５ｍ幅×４．３ｍ長さとなり、ＬＮＧ貯槽Ｘ２と組み合わせて当該ＬＮＧ貯槽Ｘ２の下方に設置することができる。また、ＬＮＧ貯槽Ｘ２下部の地上レベルまでの距離Ｈ１は、液化ガス用気化システムＹの全体高さを例えば５.５ｍ以下としたい場合には、Ｈ１＝５．５ｍ−２．７ｍ＝２．８ｍとなるので、熱媒供給管１や熱媒排出管４の取り付けの為の寸法を差し引くと、伝熱管３２の傾斜高さＨ２が２．０ｍ以下であれば設備化は充分可能である。

図１３は、ＬＮＧ貯槽Ｘ２の容量を５０ＫＬとし、液化ガス用気化器Ｘ１については、液化ガスの蒸発量が７５０ｋｇ/ｈとなるように１基あたり７５ｋｇ/ｈの蒸発量を有する気化ユニット３を１０基設置した場合において、伝熱管３２の傾斜角度θに応じた各所寸法を表した表である。５０ＫＬ容量のＬＮＧ貯槽Ｘ２の大きさは、例えば、直径２．９ｍで長さが１３．０ｍである。

図１３に示した表において、ｄは伝熱管３２の内径（外径が３４．０ｍｍ）を、Ｌ１は６ｍの定尺物の継目無しステンレス鋼鋼管（伝熱管３２）で作製した伝熱管３２の伝熱部の長さを、Ｌ２は図１１に示したＬＮＧ貯槽Ｘ２の基礎部１７の間隔を、それぞれ表している。また、Ｈ１は図１１に示したＬＮＧ貯槽Ｘ２下部の地上レベルまでの距離を、Ｈ２は図９に示した伝熱管３２の傾斜角度θにおける伝熱管３２の傾斜高さを、Ｌ３は図８で示した気液界面までの長さを、図９ではその平均長さを表しており、Ｌ４は同じく図９で示した気液界面の伝熱管３２の内壁に沿った長さを、それぞれ表している。

ここで、液化ガス用気化器Ｘ１をＬＮＧ貯槽Ｘ２の下方に設置するためには、液化ガス用気化器Ｘ１全体の高さが、ＬＮＧ貯槽Ｘ２下部の地上レベルまでの距離Ｈ１より短くなる必要ある。気化ユニット３の上下部には熱媒供給管１や熱媒排出管４が接続されているため、液化ガス用気化器Ｘ１全体の高さは、伝熱管３２の傾斜高さＨ２と、更に５００〜１，０００ｍｍ程度の寸法が必要となる。したがって、図１３からも理解されるように、伝熱管３２の傾斜角度θは２０度以下（即ち、Ｈ２が１９８４ｍｍ以下）であることが必要となる。また、θ＝０度のときＬ４がＬ１と等しくなり、液化ガスが気化ガス排出端部から飛び出し易くなるので、伝熱管３２の傾斜角度θは０度を越えていることも必要となる。

なお、５０ＫＬ容量のＬＮＧ貯槽の大きさは、直径が２．９ｍで長さが１３．０ｍであるので、その範囲で基礎部１７の間隔Ｌ２は８．０ｍとなる。６ｍ定尺の伝熱管を使用した気化ユニット（１基あたりの幅は２５０ｍｍ、長さは６．３ｍ）を１０基組み込むと、２．５ｍ幅×６．３ｍ長さとなり、ＬＮＧ貯槽Ｘ２と組み合わせて当該ＬＮＧ貯槽Ｘ２の下方に設置することができる。また、ＬＮＧ貯槽Ｘ２下部の地上レベルまでの距離Ｈ１は、液化ガス用気化システムＹの全体高さを例えば５.５ｍ以下としたい場合には、Ｈ１＝５．５ｍ−２．９ｍ＝２．６ｍとなるので、熱媒供給管１や熱媒排出管４の取り付けの為の寸法を差し引くと、伝熱管３２の傾斜高さＨ２が２．０ｍ以下であれば設備化は充分可能である。

図１０、図１１に示した液化ガス用気化システムＹにおいては、横置き型のＬＮＧ貯槽Ｘ２の下方に液化ガス用気化器Ｘ１を直近の距離となるように設置することができる。また、図１１から理解されるように、ＬＮＧ貯槽Ｘ２の下部の地面（２箇所の基礎部１７の間）を掘り下げれば、基礎部１７の高さ（液化ガス用気化システムＹ全体の地上レベルからの高さ）が大きくなるのを回避しつつ、ＬＮＧ貯槽Ｘ２下部の距離Ｈ２を大きくすることができる。これにより、液化ガス用気化器Ｘ１およびＬＮＧ貯槽Ｘ２を含む液化ガス用気化システムＹ全体をコンパクトに設置することができる。

また、横置き型のＬＮＧ貯槽Ｘ２の下方に設置される液化ガス用気化器Ｘ１については、当該ＬＮＧ貯槽Ｘ２の直下からの横方向（図１０における左右方向および図１１における紙面の垂直方向）において、両サイドに充分な空間があるので、上記横方向において気化ユニット３の設置数を増やすことができる。図１２、図１３を参照して上述したように、気化ユニット３を１０基並べる場合において、液化ガス用気化器Ｘ１全体の幅は２．５ｍであり、ＬＮＧ貯槽の直径は２．７ｍないし２．９ｍであるので、平面視においてＬＮＧ貯槽Ｘ２から液化ガス用気化器Ｘ１がはみ出すことなく、コンパクトに設置することができる。

図１１に示された配管８は、ＬＮＧ貯槽Ｘ２の直下において短い距離で液化ガス用気化器Ｘ１に接続されている。このような構成によれば、液化ガスが液化ガス用気化器Ｘ１に到達するまでの圧力損失を小さく抑えることができる。

液化ガス用気化器Ｘ１は複数の気化ユニット３（例えば１０基）で構成されており、伝熱管３２の傾斜角度θは、液化ガス供給端部３２１から気化ガス排出端部３２２に向かって０度を越えて３０度以下とされ、好ましくは５度から２０度の範囲で傾斜させられる。このような構成によれば、気化ガス排出端部３２２から液化ガス（ＬＮＧ液体）を飛び出さないようにすることができ、設備化は充分に可能である。

上記構成の液化ガス用気化システムＹの稼働時には、液化ガス用気化器Ｘ１においては、液化ガス供給管、液化ガス用分岐路２１を介して伝熱管３２内に液化ガスが順次供給されると、当該液化ガスは熱媒容器３１の内部を貫通する伝熱管３２内を流れる過程で熱媒との熱交換により気液界面を形成しながら順次気化してガスとなる。伝熱管３２内で完全に気化したガスは、気化ガス排出用分岐路５１を介して気化ガス排出管５にて集合され、配管９（図１１参照）を通じて天然ガス利用サイトに送られる。

図１１に示すように、熱媒供給管１には配管１０が接続されており、熱媒排出管４には配管１８が接続されている。熱媒としての例えば４０℃前後の温水が、配管１０を通じて送られ、熱媒供給管１から各気化ユニット３の熱媒導入ノズル３４を介して、分配して熱媒容器３１内に供給される。供給された温水は、熱媒容器３１内を回転しながら流れ、伝熱管３２内のＬＮＧとの間で熱交換を行い、熱媒排出用分岐路４１、熱媒排出管４を介して配管１８を通じて排出される。

液化ガス供給管２を介して各気化ユニット３の伝熱管３２には、−１６０〜−１４０℃程度の低温液体であるＬＮＧが分配して供給される。供給されたＬＮＧは、伝熱管３２を介して温水によって加熱気化され、伝熱管３２は直管のまま０℃以上で最高４０℃近くまで温度上昇する。伝熱管３２はステンレス鋼製であるので、１００℃の温度差によって１ｍあたり１．５ｍｍの伸縮量の違いが生じる。熱媒容器３１は、圧力配管用炭素鋼鋼管（ＳＴＰＧ管）で構成されるので、１００℃の温度差によって１ｍあたり１．２ｍｍの伸縮量の違いが生じる。また、伝熱管３２内を流れるＬＮＧが気化する際の温度変化は相対的に大きく、熱媒容器３１内を流れる温水の温度変化は相対的に小さいので、伝熱管３２および熱媒容器３１の間で温度差の違いが大きい。このようなことが相俟って、例えば液化ガス用気化器Ｘ１を間欠運転すると、伝熱管３２の伸縮量が熱媒容器３１の伸縮量に比べて大きくなる。

本実施形態では、伝熱管３２が継ぎ目の無い直管により構成されているので、伝熱管３２自体に加工歪が生じておらず、伝熱管３２について加熱および冷却が繰り返されても熱疲労が生じにくい。

また、伝熱管３２が温度変化によって伸縮しても、この伝熱管３２の外側を囲むとともに両端部を支持する熱媒容器３１において、本体部３１１よりも伸縮する伸縮部３１２が設けられていることから、この伸縮部３１２により伝熱管３２の伸縮を吸収することができる。したがって、伝熱管３２と熱媒容器３１との接合部あるいは伝熱管３２自体に繰り返し大きな応力が作用するのを回避することができる。なお、図１、図２では伸縮部３１２としての伸縮継手を１箇所に設ける例を示したが、離間する複数箇所に伸縮部３１２を設けてもよい。また、伸縮継手の形式についても、ベローズ形伸縮継手に限定されるものではない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はその基本思想から逸脱しない範囲で種々に変形することができる。例えば、図１、図２等に示した上記実施形態では、伝熱管３２等の素材をステンレス鋼製としたが、軽量化が望まれる場合にはアルミニウムやアルミニウム合金にて構成することもできる。また、図示の実施形態では、１つの気化ユニット３に対してそれぞれ１本の伝熱管３２を用いているが、複数の直管（伝熱管３２）を１つの熱媒容器３１にそれぞれ貫通させ、相互に干渉しないように設けてもよい。

図１０、図１１に示した上記実施形態では、ＬＮＧ貯槽Ｘ２の下部の２箇所の基礎部１７の間の地面を掘り下げれば、ＬＮＧ貯槽Ｘ２下部の地上レベルまでの距離Ｈ１は同一のままでも液化ガス用気化器Ｘ１とＬＮＧ貯槽Ｘ２との組み合わせ位置レベルを下げることができるので、ＬＮＧ供給設備（液化ガス用気化システムＹ）としての全体高さを更に下げることができる。また、ＬＮＧ貯槽Ｘ２の容量や液化ガス用気化器Ｘ１の蒸発気化ガス量の大きさは供給設備として２分割や３分割にすれば搬送据付によりコンパクト性が生まれるので、本発明はより効果的となる。

本発明の液化ガス用気化器は、ＬＮＧの気化のみならず、沸点が−１８３℃の液化酸素、−１８６℃の液化アルゴン、−１９６℃の液化窒素、−４２℃のプロパンなどを液状で低温貯蔵された液化ガスを気化させる場合にも適用できるものである。

液化ガスの貯蔵と消費を繰り返すために設置される供給設備（液化ガス用気化システム）は、液化ガスを貯蔵する貯槽と気化器との組み合わせになる。供給設備を工場や病院に設置するとき、製作工場で製作し、トラックで搬送し、設置場所にレッカーにて吊り下げ、基礎部の上に設置する際、上記実施形態のように製作工場で出荷前に貯槽と気化器を横型にしてコンパクトに一体化して組み立てておくことができれば、トラックでの搬送がしやすくなるとともに、レッカーでの吊り下げレベルが低くなる。このため、安全性の高い工事ができ、既に組み立てが終了しているので最小限の工事施工費用で供給設備が設置できる。

また、供給設備が設置される工場や病院などでは、供給設備の高さが高い場合、高圧ガス保安法にもとづく供給設備の検査やメインテナンスのための高所作業用デッキが必要となる。上記実施形態においては、供給設備の高さが低く抑えられているので高所作業用デッキが不要となり、設備コストも含めて検査およびメインテナンスにかかる費用が安くなる効果がある。

Ｘ１ 液化ガス用気化器
Ｘ２ ＬＮＧ貯槽（液化ガス貯槽）
Ｙ 液化ガス用気化システム
１ 熱媒供給管
１１ 熱媒用分岐路
２ 液化ガス供給管
２１ 液化ガス用分岐路
３ 気化ユニット
３１ 熱媒容器
３１１ 本体部
３１２ 伸縮部
３１３ キャップ部
３２ 伝熱管
３２１ 液化ガス供給端部
３２２ 気化ガス排出端部
３４ 熱媒導入ノズル
４ 熱媒排出管
４１ 熱媒排出用分岐路
５ 気化ガス排出管
５１ 気化ガス排出用分岐路
６ 絞り機構
６ａ 絞り孔
７，８，９，１０，１８ 配管
１２ 外筒
１３ 断熱層
１４ 内筒
１５ ＬＮＧ液体
１６ 脚
１７ 基礎部
Ｈ１ ＬＮＧ貯槽下部の地上レベルまでの距離
Ｈ２ 伝熱管の傾斜高さ
Ｌ１ 伝熱部の長さ
Ｌ２ 基礎部の間隔
Ｌ３ 気液界面の長さ
Ｌ４ 液面が内壁に沿った長さ
θ 伝熱管の傾斜角度

Claims (5)

1. 液化ガスを加熱して気化させる液化ガス用気化器であって、
   熱媒が補充可能に収容される熱媒容器と、継ぎ目無しの直管により構成され、上記熱媒容器の内部を貫通するとともに当該熱媒容器に支持される伝熱管と、を備え、
   上記伝熱管は、液化ガス供給端部と、当該液化ガス供給端部よりも高位置にある気化ガス排出端部と、を有し、水平位置から傾斜する状態で設置される、気化ユニットと、
   熱媒を供給するための熱媒供給管と、
   液化ガスを供給するための液化ガス供給管と、を備え、
   上記気化ユニットは、上記熱媒供給管および上記液化ガス供給管に対応する位置に複数並列して配置されており、
   上記各熱媒容器は、本体部と、この本体部よりも伸縮する伸縮部と、を有し、
   上記熱媒供給管と上記各熱媒容器の低位置側端寄りの部分とが熱媒用分岐路を介して連通しており、
   上記液化ガス供給管と上記各伝熱管の低位置側の上記液化ガス供給端部とが液化ガス用分岐路を介して連通しており、
   上記各伝熱管内に気化すべき液化ガスを連続的に流して気化させるようにした、液化ガス用気化器。
2. 上記伝熱管の傾斜角度は、５度〜２０度の範囲である、請求項１に記載の液化ガス用気化器。
3. 上記伝熱管の上記気化ガス排出端部には、絞り機構が設けられている、請求項１または２に記載の液化ガス用気化器。
4. 上記絞り機構を構成する絞り部が、上記伝熱管の中心部から上方に偏倚する位置にある、請求項３に記載の液化ガス用気化器。
5. 横置き型の液化ガス貯槽と、当該液化ガス貯槽の下方に設けられた、請求項１ないし４のいずれかに記載の液化ガス用気化器と、を備え、
   上記液化ガス貯槽から抜き出された液化ガスが上記伝熱管の低位置側にある上記液化ガス供給端部から導入される、液化ガス用気化システム。

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