JP6887830B2 - 気化装置 - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、水中燃焼式気化装置のような高温ガスを用いる気化装置に関する。

特許文献１には、気化装置の一例としての水中燃焼式気化装置が記載されている。この水中燃焼式気化装置は、直方体状の水槽内に、垂直方向に多段に曲げ成形された伝熱管が、水平方向に多数並んで配設されることによって構成された熱交換器を備えている。水槽内には、バーナーの燃焼による高温ガスを気泡として水中に噴出する気泡噴出機構が配設されている。気泡噴出機構は、水槽内の底部に、水平方向に伸びて配設したマニホールドと、マニホールドに直交するように接続されかつ、マニホールドの長手方向に、多数並んで配設したスパージパイプとを有して構成されている。気泡噴出機構から噴出した気泡によって水が攪拌されると共に加熱されることにより、伝熱管の中を流れる極低温の液化ガスが気化する。

特開２０１５−１６９３５７号公報

ところで、特許文献１に記載されている水中燃焼式気化装置は、気化容量が比較的大きい装置である。これに対し、気化容量が小さい、いわゆる小型の水中燃焼式気化装置は、特許文献１に記載されている構造の水中燃焼式気化装置を、単に小さくしただけでは、気化装置として成立しない点に、本願発明者らは気づいた。

つまり、水中燃焼式気化装置の熱交換器は、極低温の液化ガスが伝熱管の中を通過する間に気化し常温にまで昇温するため、伝熱管は、ある程度以上の長さを必要とする。ここで、特許文献１に記載されている水中燃焼式気化装置においては、伝熱管を垂直方向に多段に曲げ変形することによって、その長さを長くしている。垂直方向に多段に曲げ変形した伝熱管を水平方向に並べて配設することによって構成した熱交換器において、水中燃焼式気化装置の気化容量を小さくしようとすると、伝熱管の長さを短くすることには制限があるため、伝熱管の本数を少なくしなければならない。伝熱管の本数が少なくなると、伝熱管の並び方向に、熱交換器が小さくなる。つまり、熱交換器の幅が狭くなる。

また、特許文献１に記載されている構造の水中燃焼式気化装置は、マニホールドと、複数のスパージパイプとを直交するように接続することによって気泡噴出機構を構成している。水中燃焼式気化装置の気化容量を小さくすると、バーナーでの燃焼も小さくて良くなり、これに伴い燃焼に必要な空気も少なくてすむ。しかしながら、気泡噴出機構が前述の構成のままで少ない空気を流すと、特定のスパージパイプに偏流してしまい熱交換性能が落ちてしまうという問題がある。

また、スパージパイプを短くすると共に、短くしたスパージパイプを幅の狭い熱交換器の下に配置したとしても、ある程度の偏流は発生すると考えられる。さらに、気泡噴出機構及び熱交換器をそれぞれ、このような形状としても、水槽の容積は、短くしたスパージパイプの長さや、狭くした熱交換器の幅に比例するほど小さくならず、スペース効率の悪いものとなる。尚、スペース効率とは、水中燃焼式気化装置の気化容量に比べて、過大な土木工事や構造部材が必要になることを指す。

従って、気化容量が小さい小型の水中燃焼式気化装置は、これまでとは構造が全く異なる、新たな構造を採用しなければならない。尚、前述した課題の少なくとも一部は、水中燃焼式気化装置に限定されるものではなく、高温ガスを利用する気化装置全般にも当てはまる。

ここに開示する技術はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、新たな構造の気化装置を提供することにある。

具体的に、ここに開示する技術は、気化装置に係る。この気化装置は、水槽と、前記水槽内に設置されかつ、高温ガスを、気泡噴出孔を通じて水中に噴出するよう構成された気泡噴出機構と、前記水槽内において垂直方向に伸びて配設されかつ、前記気泡噴出機構に、前記高温ガスを導くよう構成されたダウンカマーと、前記水槽内に浸漬した伝熱管を有しかつ、前記気泡噴出機構から噴出された気泡による水の攪拌と加熱とにより、前記伝熱管の中を流れる低温液化ガスを気化するように構成された熱交換器と、を備え、前記熱交換器の前記伝熱管は、前記ダウンカマーの周囲を囲むように、前記ダウンカマーの下部から上部に向かって、らせん状に配設されている。

この構成によると、伝熱管を、らせん状にすることにより、伝熱管の長さが長くなる。気泡噴出孔から噴出した気泡が、水槽内の水を攪拌すると共に水を加熱することによって、伝熱管の中を流れる低温液化ガスは気化する。ここで、「らせん」は、ダウンカマーの周囲を回転しながら垂直方向に上昇する曲線を意味し、言い換えると、蔓巻き線である。

らせん状の伝熱管は、ダウンカマーの周囲を囲むように配設されている。ダウンカマーと熱交換器とを、スペース効率よく配設することによって、気化装置を、コンパクトに構成することができる。気化装置の新しい構造は特に、伝熱管の本数が少ないときに、熱交換器を省スペースに配設する上で有利である。但し、この構成の気化装置は、気化容量の小さい気化装置に限定されない。

前記気泡噴出機構は、複数の前記気泡噴出孔が周面に形成されたスパージパイプによって構成され、前記スパージパイプは、前記ダウンカマーから径方向の外方に向かって伸びるように前記ダウンカマーの下部に接続されている。

こうすることで、スパージパイプの気泡噴出孔から噴出した気泡は、ダウンカマーの周囲を、ダウンカマーに沿って上方に浮上するから、ダウンカマーの周囲に配設した、らせん状の伝熱管に、気泡が効率的に当たるようになる。その結果、熱交換器の効率が高くなる。

前記スパージパイプは、前記ダウンカマーの周方向に等角度間隔を空けて複数本、配設されている、としてもよい。

こうすることで、スパージパイプは、ダウンカマーを中心として放射状に配設される。ダウンカマーから複数本のスパージパイプに、高温ガスが均等に分配される。そして、周方向に均等に配設したスパージパイプから、ダウンカマーの周囲に、気泡を周方向に均等に噴出することができる。その結果、らせん状の伝熱管に対し、気泡が、周方向に均等に当たるようになるから、熱交換器の効率が、より一層、高くなる。

前記気化装置は、前記ダウンカマーの周囲に配設されかつ、前記伝熱管の途中箇所を支
持するよう構成されたサポートを備え、前記サポートの配設位置は、前記スパージパイプの配設位置に対して周方向にずれている。

ダウンカマーの周囲に配設するサポートを、スパージパイプの配設位置に対して周方向にずれて配設することによって、スパージパイプから噴出した気泡とサポートとが干渉しない。気泡は伝熱管に当たるようになるから、熱交換器の効率が高まる。

前記サポートは、前記ダウンカマーの周囲において、径方向に伸びると共に、前記ダウンカマーに沿って垂直方向に伸びる板状の部材であって、前記伝熱管が板厚方向に貫通する貫通孔を有し、前記サポートはまた、前記ダウンカマーの周囲において周方向に等角度間隔を空けて複数、配設され、前記スパージパイプは、隣り合う前記サポートと前記サポートとの間に相当する領域内に、少なくとも一本、配設されている、としてもよい。

板状のサポートを、ダウンカマーの周囲において周方向に等角度間隔を空けて複数、配設することにより、ダウンカマーの周囲に、らせん状に配設された伝熱管を、適切に支持することができる。

板状のサポートが、間隔を空けて複数、配設されることによって、ダウンカマーの周囲は、複数の領域に分けられる。領域と領域との間がサポートによって隔てられるため、水及び気泡が、領域と領域との間を行き来しにくくなる。前記の構成では、隣り合うサポートとサポートとの間に相当する領域内に、少なくとも一本のスパージパイプを配設しているため、複数の領域のそれぞれにおいて、伝熱管に気泡が当たるようになる。その結果、ダウンカマーの周囲が複数の領域に分かれていても、らせん状の伝熱管に対し、周方向に均等に気泡を当てることができるため、熱交換器の効率が向上する。

前記気化装置は、前記伝熱管の外周囲に、垂直方向に伸びかつ、前記熱交換器を囲むよう構成された囲いを備え、前記囲いは、前記水槽内を、気泡が上昇すると共に前記熱交換器が配設された領域と、当該領域よりも径方向の外方の領域とに隔てている、としてもよい。

囲いは、気泡噴出機構から噴出した気泡が、径方向の外方に流れることを抑制する。それにより、囲いの中に配設した、らせん状の伝熱管に、気泡が効率よく、当たるようになるから、熱交換器の効率を向上させることができる。

前記水槽は、有底円筒形状を有している、としてもよい。

ダウンカマーの周囲に配設した、らせん状の伝熱管に対応して、水槽を有底円筒形状に構成することによって、水槽を含む気化装置の全体がコンパクトになる。

以上説明したように、前記の気化装置によると、熱交換器を構成する伝熱管を、ダウンカマーの周囲を囲むように、ダウンカマーの下部から上部に向かって、らせん状に配設することによって、伝熱管を所定以上の長さにしつつも、ダウンカマーと熱交換器とをスペース効率よく配設することによって、気化装置をコンパクトに構成することができる。

図１は、水中燃焼式気化装置の構成例を示す正面から見た断面図である。 図２は、水中燃焼式気化装置の構成例を示す上から見た断面図である。 図３は、気泡噴出機構を構成するスパージパイプの配設構成を例示する上から見た断面図である。 図４は、伝熱管の配設構成を例示する正面図である。 図５は、伝熱管のサポートとスパージパイプとの配設構成を例示する平面図である。 図６は、気泡噴出機構の変形例を示す斜視図である。

以下、気化装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明は、気化装置の一例である。図１は、気化装置の一つとしての水中燃焼式気化装置１の全体構成を例示する正面から見た断面図であり、図２は、水中燃焼式気化装置１の全体構成を例示する上から見た断面図である。尚、図１においては、水中燃焼式気化装置１の構成の理解を容易にするために、伝熱管３１の一部の図示を省略している。水中燃焼式気化装置１は、極低温液化ガスの気化装置の一つである。ここに例示する水中燃焼式気化装置１は、液化天然ガス（ＬＮＧ）を気化して天然ガス（ＮＧ）にするよう構成されている。尚、この装置は、液化天然ガスだけではなく、液化ガスの気化にも使用でき、ガスヒーターとしても使用できる。

水中燃焼式気化装置１は、水槽１１と、水槽１１の中に浸漬された熱交換器３と、水槽１１内に設置されたダウンカマー１３と、高温ガスを、気泡噴出孔２２を通じて水中に噴出する気泡噴出機構２と、を備えている。尚、図示は省略するが、水中燃焼式気化装置１は、この他にも、後述するバーナー１５に空気を供給するブロワーや、伝熱管３１にＬＮＧを供給する供給源等の付帯設備を備えている。

水槽１１は、有底円筒形状を有している。水槽１１の大きさは、水中燃焼式気化装置１の気化容量の大きさに応じて、適宜、設定することができる。蓋板１４は、水槽１１の上端開口を塞いでいる。蓋板１４は、複数の開口を有している。後述するダウンカマー１３や、ＬＮＧの流入管３３及びＮＧの流出管３６は、蓋板１４の開口を貫通している。

ダウンカマー１３は、水槽１１の中心位置において、垂直方向に伸びて配設されている。ダウンカマー１３の下端部は、水槽１１内に設置した台１６に支持されている。ダウンカマー１３の上端には、バーナー１５が取り付けられている。バーナー１５は、燃料供給源から供給される燃料とブロワーを通じて供給される空気とを燃焼させるよう構成されている。燃料は、水中燃焼式気化装置１が気化したＮＧの一部を用いてもよい。図例の水中燃焼式気化装置１においてバーナー１５は、火炎を下向きに噴出するよう構成されている。燃焼ガス（つまり、高温ガス）は、バーナー１５からダウンカマー１３に向かって下向きに流れる。

尚、図示は省略するが、バーナー１５の配設位置は、ダウンカマー１３の上端に限定されない。バーナー１５は、任意の位置に配設することが可能である。その場合、バーナー１５と、水槽１１内において垂直方向に伸びて配設されるダウンカマー１３との間を、適宜接続することによって、バーナー１５の燃焼ガスをダウンカマー１３の上端に導けばよい。また、バーナー１５が火炎を噴出する向きは、バーナー１５の配設位置に関わらず、上向きであっても、下向きであってもよい。つまり、ここに開示する技術において、ダウンカマー１３は、バーナー１５からの高温ガスを、水槽１１内の底部に導くよう、水槽１１内において垂直方向に伸びて配設されている管であればよい。

図３は、気泡噴出機構２の構成を示している。気泡噴出機構２は、複数本の（図例では６本の）スパージパイプ２１を備えて構成されている。

スパージパイプ２１は、図１〜３に示すように、ダウンカマー１３の下端部に、ダウンカマー１３に対し直接、接続されている。スパージパイプ２１は、ダウンカマー１３の周面から径方向の外方に向かって伸びるように、ダウンカマー１３に接続されている。６本のスパージパイプ２１は、ダウンカマー１３の周方向に、等角度間隔を空けて配設されている。従って、図３に示すように、上から見たときに、複数本のスパージパイプ２１は、ダウンカマー１３を中心とした放射状に配設されている。尚、スパージパイプ２１の本数は、適宜の本数にすればよい。

各スパージパイプ２１は、その先端が塞がれている。各スパージパイプ２１の周面には、複数の気泡噴出孔２２が形成されている。気泡噴出孔２２は、スパージパイプ２１の基端部から先端までに亘って設けられている。複数の気泡噴出孔２２は、図３の例では、スパージパイプ２１の上向きの周面において、ほぼ均等となるように、千鳥に配置されている。気泡噴出孔２２の配置構成に、特に制限はなく、複数の気泡噴出孔２２は、適宜の構成で配置すればよい。また、気泡噴出孔２２の数も特に制限はなく、気泡噴出孔２２の数は、適宜の数にすればよい。気泡噴出孔２２は、図３に示すように、スパージパイプ２１の周面に上向きに設ける以外にも、スパージパイプ２１の周面に横向きに設けたり、下向きに設けたりしてもよい。さらに、全ての気泡噴出孔２２の径の大きさは同じである必要はない。気泡噴出孔２２の径の大きさは、異なっていてもよい。

ダウンカマー１３の中を、上から下に向かって流れる高温ガスは、ダウンカマー１３の下端部において、複数本のスパージパイプ２１のそれぞれに流入する。複数本のスパージパイプ２１は、周方向に等角度間隔を空けて配設されているため、高温ガスは、複数本のスパージパイプ２１に均等に分配されて、各スパージパイプ２１に流入する。各スパージパイプ２１に流入した高温ガスは、複数の気泡噴出孔２２のそれぞれから水中に噴き出す。噴き出した高温ガスは、気泡となってダウンカマー１３の周囲を浮上する。気泡は水を攪拌すると共に水を加熱する。前述したように、高温ガスが、複数本のスパージパイプ２１に均等に分配されると共に、複数本のスパージパイプ２１がダウンカマー１３の周方向に等角度間隔で配置されているため、浮上する気泡の量もまた、ダウンカマー１３の周方向に対して均等になる。

図４は、熱交換器３の構成を示している。熱交換器３は、一端からＬＮＧが流入すると共に、途中で気化した天然ガス（ＮＧ）が他端から流出する伝熱管３１を、多数本、有している。

各伝熱管３１は、水槽１１内の底部において、流入ヘッダタンク３２に接続されている。流入ヘッダタンク３２は、水槽１１内の底部において、水平方向に伸びて配設されている。流入ヘッダタンク３２の一端部に、ＬＮＧの流入管３３が接続されている。ＬＮＧの流入管３３は、図１に示すように、水槽１１内を上から下に向かって伸びている。ＬＮＧの流入管３３は、図外のＬＮＧ供給源に接続されている。

図４に例示するように、流入ヘッダタンク３２には、三本の分配管３４が接続されている。伝熱管３１は、分配管３４を介して流入ヘッダタンク３２に接続されている。三本の分配管３４は、流入ヘッダタンク３２が伸びる方向（つまり、図２の紙面上下方向）に並んで配置されている。三本の分配管３４はそれぞれ、流入ヘッダタンク３２に対して直交するように、流入ヘッダタンク３２に接続されている。以下において、三本の分配管３４を区別して説明する場合は、説明の便宜上、第１分配管３４１、第２分配管３４２及び第３分配管３４３と呼ぶ。

第１分配管３４１には、二本の伝熱管３１が接続され、第２分配管３４２及び第３分配管３４３にはそれぞれ、三本の伝熱管３１が接続されている。各分配管３４に接続された複数本の伝熱管３１は、図１及び図２に示すように、分配管３４が伸びる方向（つまり、図１の紙面左右方向）に並んで配置され、それぞれ、分配管３４に対して直交するように、分配管３４に接続されている。

第１分配管３４１に接続された二本の伝熱管３１は上方に伸びた後、並んだ状態のままで略水平方向に屈曲し、その後、ダウンカマー１３の周囲を囲むように、ダウンカマー１３の下から上に向かって、らせん状に伸びて配設されている。第１分配管３４１に接続された二本の伝熱管３１は、図２に示すように、ダウンカマー１３に対し、径方向に最も近い位置に配設されている。

第３分配管３４３に接続された三本の伝熱管３１も同様に、上方に伸びた後、並んだ状態のままで略水平方向に屈曲し、その後、ダウンカマー１３の周囲を囲むように、ダウンカマー１３の下から上に向かって、らせん状に伸びて配設されている。第３分配管３４３に接続された三本の伝熱管３１は、図２に示すように、ダウンカマー１３に対し、径方向に最も離れた位置に配設されている。

第２分配管３４２に接続された三本の伝熱管３１も同様に、上方に伸びた後、並んだ状態のままで略水平方向に屈曲し、その後、ダウンカマー１３の周囲を囲むように、ダウンカマー１３の下から上に向かって、らせん状に伸びて配設されている。第２分配管３４２に接続された三本の伝熱管３１は、図２に示すように、ダウンカマー１３に対し、径方向の中間位置に配設されている。

熱交換器３は、図２に示すように、ダウンカマー１３の周囲を伝熱管３１が三重に囲んで構成されている。

各伝熱管３１は、水槽１１内の上部において、流出ヘッダタンク３５に接続されている。 流出ヘッダタンク３５は、水槽１１内の上部において、水平方向に伸びて配設されている。流入ヘッダタンク３２の一端部に、ＮＧの流出管３６が接続されている。ＮＧの流出管３６はまた、図１に示すように、水槽１１の外にまで上向きに伸びている。

図４に例示するように、流出ヘッダタンク３５には、三本の集合管３７が接続されている。伝熱管３１は、集合管３７を介して流出ヘッダタンク３５に接続されている。三本の集合管３７は、流出ヘッダタンク３５が伸びる方向（つまり、図２の紙面上下方向）に並んで配置されている。三本の集合管３７はそれぞれ、流出ヘッダタンク３５に対して直交するように、流出ヘッダタンク３５に接続されている。以下において、三本の集合管３７を区別して説明する場合は、説明の便宜上、第１集合管３７１、第２集合管３７２及び第３集合管３７３と呼ぶ。

第１集合管３７１には、二本の伝熱管３１が接続され、第２集合管３７２及び第３集合管３７３にはそれぞれ、三本の伝熱管３１が接続されている。各集合管３７に接続された複数本の伝熱管３１は、図１及び図２に示すように、集合管３７が伸びる方向（つまり、図１の紙面左右方向）に並んで配置され、それぞれ、集合管３７に対して直交するように、集合管３７に接続されている。

第１集合管３７１に接続された二本の伝熱管３１は、ダウンカマー１３に対し、径方向に最も近い位置に配設された伝熱管３１である。二本の伝熱管３１は、らせんの終端において、並んだ状態のままで略垂直方向に屈曲し、その後、上方に伸びて第１集合管３７１に接続されている。

第２集合管３７２に接続された三本の伝熱管３１は、ダウンカマー１３に対し、径方向の中間位置に配設された伝熱管３１である。三本の伝熱管３１も、らせんの終端において、並んだ状態のままで略垂直方向に屈曲し、その後、上方に伸びて第２集合管３７２に接続されている。

第３集合管３７３に接続された三本の伝熱管３１は、ダウンカマー１３に対し、径方向に最も離れた位置に配設された伝熱管３１である。三本の伝熱管３１も、らせんの終端において、並んだ状態のままで略垂直方向に屈曲し、その後、上方に伸びて第３集合管３７３に接続されている。

らせん状に配設された伝熱管３１の途中箇所は、サポート４に支持されている。サポート４は、ダウンカマー１３の周囲において径方向に伸びると共に、ダウンカマー１３に沿って垂直方向に伸びる板状の部材によって構成されている。図１に示すように、サポート４には、板厚方向に貫通する支持穴４１が、多数、形成されており、各伝熱管３１は、支持穴４１を貫通して配設されている。前述したように、伝熱管３１は、ダウンカマー１３の周囲に、径方向に三重に配設されていると共に、ダウンカマー１３の下から上に、らせん状に伸びているため、サポート４には、図１に示すように、複数の支持穴４１が垂直方向に並んで構成される穴列が、径方向に三列、並んで設けられている。

サポート４は、詳細な構成は省略するが、各列の支持穴４１の中央位置で分割された複数の短冊状の部材を、径方向に並べることによって、一枚の板状に構成してもよい。こうすると、サポート４の設置が容易になる。サポート４はまた、耐腐食性を考慮して、フェノール系樹脂等の合成樹脂（例えばベークライト）によって構成してもよい。サポート４は、その上端が、上方に伸びる支持部４２を介して蓋板１４に支持されていると共に、その下端が、下方に伸びる支持部４３を介して、台１６に支持されている。

サポート４は、図２又は図５に示すように、ダウンカマー１３の周囲において周方向に等角度間隔を空けて複数（図例では、３枚）、配設されている。三枚のサポート４によって、ダウンカマー１３の周囲は、三つの領域に区画されるようになる。尚、サポート４の数は、熱交換器３の大きさに応じて適宜、設定すればよい。

図５から明らかなように、スパージパイプ２１は、隣り合うサポート４とサポート４との間に相当する領域内に、二本、配設されている。スパージパイプ２１は、サポート４に対して周方向に位置がずれている。

尚、スパージパイプ２１は、隣り合うサポート４とサポート４との間に相当する領域内に、少なくとも一本、配設されていればよい。

図２及び図５に示す構成例においては、サポート４の外周囲に、囲い５が取り付けられている。囲い５は省略することも可能である。囲い５は、垂直方向に伸びて、伝熱管３１を有する熱交換器３を囲むよう、円筒状に構成されている。囲い５は、図５に示すように、上から見たときに円弧状を成す、三つの部材５１に分割されている。サポート４の径方向の外周縁部には、図４又は図５に示すように、上下方向に間隔を空けて三つの取付片４４が設けられている。各部材５１の周方向の両端部が、各サポート４の取付片４４（図４も参照）に取り付けられることによって、円筒状の囲い５が形成されている。

図５から明らかなように、スパージパイプ２１の先端は、囲い５よりも径方向の内方に位置している。囲い５は、水槽１１内を、気泡が上昇すると共に熱交換器３が配設された内方の領域と、当該領域よりも径方向の外方の領域とに隔てている。

以上説明をした水中燃焼式気化装置１によると、熱交換器３を構成する伝熱管３１は、水槽１１内において垂直方向に伸びて配設されたダウンカマー１３の下部から上部に向かって、らせん状に配設されている。この構成により、伝熱管３１の長さを長くすることができる。ＬＮＧは、伝熱管３１の中を流れる途中で気化することができる。

伝熱管３１は、ダウンカマー１３の周囲を囲むように配設されている。ダウンカマー１３と熱交換器３とをスペース効率よく配設することによって、水中燃焼式気化装置１をコンパクトに構成することができる。この水中燃焼式気化装置１の構造は特に、伝熱管３１の本数が少ないときに、熱交換器３を省スペースに配設する上で有利である。この構成の水中燃焼式気化装置１は特に、気化容量の小さい気化装置に適している。但し、この構成の水中燃焼式気化装置１は、気化容量の小さい気化装置に限定されない。

スパージパイプ２１は、ダウンカマー１３から径方向の外方に向かって伸びるように、ダウンカマー１３の下部に接続されているから、スパージパイプ２１の気泡噴出孔２２から噴出した気泡は、ダウンカマー１３の周囲を、ダウンカマー１３に沿って上方に浮上する。ダウンカマー１３の周囲に配設した、らせん状の伝熱管３１に、気泡が効率的に当たるようになるから、熱交換器３の効率が高くなる。

より詳細に、スパージパイプ２１は、ダウンカマー１３の周方向に等角度間隔を空けて複数本、配設されているから、ダウンカマー１３から各スパージパイプ２１に高温ガスを均等に分配することができ、周方向に均等に配設した複数のスパージパイプ２１から、ダウンカマー１３の周囲に、気泡を周方向に均等に噴出することができる。その結果、ダウンカマー１３の周囲に配設した、らせん状の伝熱管３１に、気泡が均等に当たるようになるから、熱交換器３の効率が、より一層、高くなる。

板状のサポート４を、ダウンカマー１３の周囲において周方向に等角度間隔を空けて複数、配設することにより、ダウンカマー１３の周囲において、らせん状に配設された伝熱管３１を、適切に支持することができる。

この構成において、ダウンカマー１３の周囲に配設されたサポート４の配設位置を、スパージパイプ２１の配設位置に対して周方向にずらすことによって、スパージパイプ２１から噴出した気泡とサポート４とが干渉することを防止することができる。

一方、板状のサポート４を、ダウンカマー１３の周囲に複数配設することによって、ダウンカマー１３の周囲が複数の領域に区分けされ、領域と領域との間を水及び気泡が行き来しにくくなるが、隣り合うサポート４とサポート４との間の領域内に、二本のスパージパイプ２１を配設しているから、複数の領域のそれぞれにおいて個別に、気泡を噴出することができる。その結果、らせん状の伝熱管３１に対し、周方向に均等に気泡を当てることができるため、熱交換器３の効率が向上する。

また、伝熱管３１の外周囲に、囲い５を設けることによって、スパージパイプ２１から噴出した気泡が、径方向の外方に流れることを抑制することができる。囲い５の中に配設した、らせん状の伝熱管３１に、気泡が効率よく当たるようになるため、熱交換器３の効率を向上させることができる。また、囲い５の中において、気泡と共に水槽１１の底部から上部に向かって上昇した水の流れが、囲い５の外において、水槽１１の上部から底部に向かって下降する流れに変換される結果、囲い５を挟んだ内外で、水槽１１内に、水の環流を形成することが期待される。こうした環流を水槽１１内に形成することは、熱交換器３の効率を高める上で有利である。

さらに、水槽１１を有底円筒形状とすることによって、水中燃焼式気化装置１の全体がコンパクトになる。水中燃焼式気化装置１をコンパクトにすれば、水中燃焼式気化装置１を自走する車両に載せることができるようになり、水中燃焼式気化装置１を可搬式にすることができる。

尚、水中燃焼式気化装置１は、前述した構成に限定されない。例えば図６は、気泡噴出機構の別の構成例を示している。図６に示す気泡噴出機構２０は、ダウンカマー１３の下端部に取り付けた中空の箱部２１０によって構成されている。図示は省略するが、箱部２１０の内部は、ダウンカマー１３に連通している。箱部２１０は、ダウンカマー１３よりも径が大きい円形状を有しており、その上面には、多数の貫通孔２２０が形成されている。貫通孔２２０は、箱部２１０の上面の全体に亘って、均等に配置されている。

ダウンカマー１３を上から下に流れた高温ガスは、箱部２１０の中に入った後、各貫通孔２２０を通じて水中に噴出する。このような気泡噴出機構２０であっても、ダウンカマー１３の周囲において、らせん状に配設された伝熱管３１に、気泡を均等に当てることができる。

また、水中燃焼式気化装置１において、伝熱管３１は、ダウンカマー１３の周囲に、三重に配設することに限らない。伝熱管３１は、ダウンカマー１３の周囲に、一重、又は、二重に配設してもよいし、四重以上に配設してもよい。

尚、ここに開示する技術は水中燃焼式気化装置に適用することに限らない。つまり、高温ガスを水槽内に供給する設備は、バーナーでなくてもよい。バーナーを省略すると共に、例えば気化装置とは別の装置における余剰の高温排気ガスや蒸気を利用して、気化装置を構成してもよい。

１ 水中燃焼式気化装置（気化装置）
１１ 水槽
１３ ダウンカマー
２、２０ 気泡噴出機構
２１ スパージパイプ
３ 熱交換器
３１ 伝熱管
４ サポート
５ 囲い

Claims (5)

1. 水槽と、
   前記水槽内に設置されかつ、高温ガスを、気泡噴出孔を通じて水中に噴出するよう構成された気泡噴出機構と、
   前記水槽内において垂直方向に伸びて配設されかつ、前記気泡噴出機構に、前記高温ガスを導くよう構成されたダウンカマーと、
   前記水槽内に浸漬した伝熱管を有しかつ、前記気泡噴出機構から噴出された気泡による水の攪拌と加熱とにより、前記伝熱管の中を流れる低温液化ガスを気化するように構成された熱交換器と、
   前記ダウンカマーの周囲に配設されかつ、前記伝熱管の途中箇所を支持するよう構成されたサポートと、を備え、
   前記熱交換器の前記伝熱管は、前記ダウンカマーの周囲を囲むように、前記ダウンカマーの下部から上部に向かって、らせん状に配設され、
   前記気泡噴出機構は、複数の前記気泡噴出孔が周面に形成されたスパージパイプによって構成され、
   前記スパージパイプは、前記ダウンカマーから径方向の外方に向かって伸びるように前記ダウンカマーの下部に接続され、
   前記サポートの配設位置は、前記スパージパイプの配設位置に対して周方向にずれている気化装置。
2. 請求項１に記載の気化装置において、
   前記スパージパイプは、前記ダウンカマーの周方向に等角度間隔を空けて複数本、配設されている気化装置。
3. 請求項１又は２に記載の気化装置において、
   前記サポートは、前記ダウンカマーの周囲において、径方向に伸びると共に、前記ダウンカマーに沿って垂直方向に伸びる板状の部材であって、前記伝熱管が板厚方向に貫通する貫通孔を有し、
   前記サポートはまた、前記ダウンカマーの周囲において周方向に等角度間隔を空けて複数、配設され、
   前記スパージパイプは、隣り合う前記サポートと前記サポートとの間に相当する領域内に、少なくとも一本、配設されている気化装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の気化装置において、
   前記伝熱管の外周囲には、垂直方向に伸びかつ、前記熱交換器を囲むよう構成された囲いを備え、
   前記囲いは、前記水槽内を、気泡が上昇すると共に前記熱交換器が配設された領域と、当該領域よりも径方向の外方の領域とに隔てている気化装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の気化装置において、
   前記水槽は、有底円筒形状を有している気化装置。

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