JP7005863B2

JP7005863B2 - 気化器

Info

Publication number: JP7005863B2
Application number: JP2020125037A
Authority: JP
Inventors: 靖雄小菅; 陽介 ▲柳▼
Original assignee: Mitsui E&S Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsui E&S Machinery Co Ltd
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2022-01-24
Anticipated expiration: 2038-07-13
Also published as: JP2020176628A

Description

本発明は、気化器に関し、より詳しくは、熱応力による変形破損を防止できる気化器に関する。

特許文献１には、加温対象媒体が導入される流路が形成された低温層と、加温対象媒体を加温するための加温媒体が導入される流路が形成された高温層とを積層してなる積層型流体加温器が開示されている。

特開２０１７－１６６７７５号公報

特許文献１は上述した積層型流体加温器を用いて加温対象媒体である液化ガスを気化することも提案しているが、熱応力による変形破損を防止する観点で更なる改善の余地が見出された。

そこで本発明の課題は、熱応力による変形破損を防止できる気化器を提供することにある。

また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

１．
液化ガス流路入口から液化ガス流路出口に至る液化ガス流路を有する液化ガス流路層と、温水流路入口から温水流路出口に至る温水流路を有する温水流路層とが積層された流路積層体を備え、
前記温水流路内の温水の熱によって前記液化ガス流路内の液化ガスを気化させる気化器であって、
前記温水流路は、前記液化ガス流路入口の近傍を通過しており、該液化ガス流路入口の近傍の液化ガスを加温することを特徴とする気化器。
２．
前記温水流路は、経路の全体として前記温水流路入口と前記温水流路出口とを直線的に結ぶように形成され、該経路の一部に前記温水流路入口と前記温水流路出口とを結ぶ仮想的な直線から逸れて前記液化ガス流路入口の近傍を迂回する迂回部を有していることを特徴とする前記１記載の気化器。
３．
前記迂回部の幅が、前記液化ガス流路入口の形成領域の幅以上であることを特徴とする前記１又は２記載の気化器。
４．
前記迂回部は、温水の流通方向に沿って見たときに、前記温水流路入口と前記温水流路出口とを結ぶ仮想的な直線からの離間距離を増すように形成された離間距離増大部と、前記仮想的な直線からの離間距離を一定に保つ離間距離一定部と、前記仮想的な直線からの離間距離を減じるように形成された離間距離減少部とをこの順で備えることを特徴とする前記１～３の何れかに記載の気化器。
５．
前記離間距離一定部の幅が、前記液化ガス流路入口の形成領域の幅以上であることを特徴とする前記４記載の気化器。
６．
前記迂回部のうち前記離間距離一定部が、前記液化ガス流路入口に最も近接するように配置されることを特徴とする前記４又は５記載の気化器。
７．
複数の前記温水流路間の間隔が前記迂回部において拡張されており、且つ前記迂回部における複数の前記温水流路間の間隔が等間隔であることを特徴とする前記１～６の何れかに記載の気化器。
８．
複数の前記温水流路によって方形状の温水流路形成領域が形成されており、前記迂回部は、前記温水流路形成領域から前記液化ガス流路入口の近傍に向けてはみ出すように設けられていることを特徴とする前記１～７の何れかに記載の気化器。

本発明によれば、熱応力による変形破損を防止できる気化器を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る気化器の斜視図図１の気化器が備えるプレート積層体からヘッダーを取外した様子を示す分解斜視図図１の気化器が備えるプレート積層体の一部を分解した様子を示す分解斜視図（ａ）は図３において符号ａで示す領域の拡大図であり、（ｂ）は図３において符号ｂで示す領域の拡大図温水流路及び液化ガス流路の一例を説明する図温水流路及び液化ガス流路の他の例を説明する図液化ガス流路入口における流路断面積拡大部の一例について説明する斜視図液化ガス流路入口における流路断面積拡大部の他の例について説明する図液化ガス流路入口における流路断面積拡大部の更なる他の例について説明する図液化ガス流入ヘッダーに設けられる断熱部材の一例を説明する図

以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳しく説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る気化器の斜視図、図２は図１の気化器が備えるプレート積層体からヘッダーを取外した様子を示す分解斜視図、図３は図１の気化器が備えるプレート積層体の一部を分解した様子を示す分解斜視図である。また、図４（ａ）は図３において符号ａで示す領域の拡大図であり、図４（ｂ）は図３において符号ｂで示す領域の拡大図である。

まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係る気化器の基本構成について説明する。

気化器は、流路積層体であるプレート積層体１内において、温水からの熱によって液化ガスを気化するように構成されている。

プレート積層体１は、金属製のプレートの積層体である。

プレート積層体１は、プレート積層体１に液化ガスを流入するための液化ガス流入部１２と、液化ガスの気化によって生成したガスをプレート積層体１から流出するためのガス流出部１３とを有している。本実施形態では、直方体状のプレート積層体１の右側面の下方（底面側）に液化ガス流入部１２が配置され、左側面の上方（上面側）にガス流出部１３が配置されている。液化ガス流入部１２には液化ガス流入ヘッダー２が接続され、ガス流出部１３にはガス流出ヘッダー３が接続されている。

また、プレート積層体１は、プレート積層体１に温水を流入するための温水流入部１４と、プレート積層体１から温水を流出するための温水流出部１５とを有している。本実施形態では、プレート積層体１の上面に温水流入部１４が配置され、底面に温水流出部１５が配置されている。温水流入部１４には温水流入ヘッダー４が接続され、温水流出部１５には温水流出ヘッダー５が接続されている。

次に、図３及び図４を参照して、プレート積層体１の構成要素について説明する。

プレート積層体１は、複数の液化ガスプレート６と複数の温水プレート７とを積層することによって構成されている。

液化ガスプレート６は、例えばステンレス等の金属からなる方形状のプレートである。

液化ガス流路層である液化ガスプレート６の表面には、液化ガスを流通するための複数の液化ガス流路６１が形成されている。液化ガス流路６１は、半円状の断面を有する溝（図３において線として示されている）によって構成され、かかる溝は例えばエッチング等の加工によって形成することができる。

複数の液化ガス流路６１は、液化ガスプレート６の一側端（右辺の底辺側）の液化ガス流入部１２に複数の液化ガス流路６１の各々の一端に連通するように設けられた複数の液化ガス流路入口６２から、該液化ガスプレート６の他側端（左辺の上辺側）の液化ガス流出部１３に複数の液化ガス流路６１の各々の他端に連通するように設けられた複数の液化ガス流路出口６３まで、液化ガスプレート６の右辺側と左辺側とを往復しながら底辺側から上辺側に向かうように、ジグザグ状に並設されている。

液化ガス流路６１のジグザグの往復回数は図示の回数（３往復半）に限定されず適宜設定可能であり、例えば１～１０往復あるいは１～１０往復半の範囲で設定することができる。ジグザグの往復回数がｎ往復半（ｎは整数）の場合、本実施形態のように、液化ガスプレート６の互いに対向する一対の辺のうち一方の辺に液化ガス流路入口６２を配置し、一対の辺のうち他方の辺に液化ガス流路出口６３を配置できる。また、ジグザグの往復回数がｎ往復の場合、液化ガスプレート６の一つの辺に液化ガス流路入口６２と液化ガス流路出口６３とを併設することができる。

液化ガス流路６１がジグザグ状に形成されることによって、プレート積層体１内における液化ガスの滞留時間が長くなるため、液化ガスを十分に加温して気化することができる。なお、液化ガスの気化が速やかに進行するような場合は、液化ガス流路６１は必ずしもジグザグ状である必要はなく、例えば直線状等であってもよい。

液化ガスは液化ガス流路６１を流通する過程で温水からの熱によって気化されるため、該液化ガス流路６１における液化ガス流路出口６３側において液化ガスは一部又は全部が気化された状態であり得る。

温水流路層である温水プレート７は、例えばステンレス等の金属からなる方形状のプレートである。

温水プレート７の表面には、温水を流通するための複数の温水流路７１が形成されている。温水流路７１は、半円状の断面を有する溝（図３において線として示されている）によって構成され、かかる溝は例えばエッチング等の加工によって形成することができる。

複数の温水流路７１は、温水プレート７の一側端（上辺）の温水流入部１４に複数の温水流路７１の各々の一端に連通するように設けられた複数の温水流路入口７２から、該温水プレート７の他側端（底辺）の温水流出部１５に複数の温水流路７１の各々の他端に連通するように設けられた複数の温水流路出口７３まで伸びるように並設されている。

温水は温水流路７１を流通する過程で液化ガスによって冷却されるため、該温水流路７１における温水流路出口７３側における温水の温度は温水流路入口７２における温度より低下した状態であり得る。

液化ガスプレート６と温水プレート７とを積層することによって、液化ガス流路６１及び温水流路７１を構成する各溝の上部が、該上部に積層されるプレートの裏面によって密封される。これにより、各溝が独立した流路を形成する。本実施形態において、積層後の液化ガス流路６１及び温水流路７１の内周面は、溝の内周面に由来する半円状部分と、該溝の上部に積層されたプレートの裏面に由来する平坦部分とを有している。

積層時における層間（プレート間）の接合方法は格別限定されず、公知の方法を用いることができ、特に拡散接合を用いることが好ましい。拡散接合の手法は格別限定されず公知の方法を用いることができ、例えば、複数のプレートを互いに密着させ、該プレートが塑性に至る手前の温度（該プレートを構成する材料の融点以下の温度）に加熱して、塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧して、接合面間に生じる原子の拡散を利用してプレート間を圧接することができる。

本実施形態では、プレート積層体１が、温水プレート７－液化ガスプレート６－温水プレート７からなる３層のセットを繰り返し積層して構成される場合について示しているが、この例に限定されず、プレート積層体１は液化ガスプレート６と温水プレート７とを交互に積層したものであればよい。プレート積層体１は、例えば、液化ガスプレート６－温水プレート７からなる２層のセットを繰り返し積層して構成されてもよいし、温水プレート７－液化ガスプレート６－温水プレート７－温水プレート７からなる４層のセットを繰り返し積層して構成されてもよい。

プレートの積層により、図３において符号ａで示す領域の拡大図である図４（ａ）に示すように、プレート積層体１の右側面の下方（底面側）の液化ガス流入部１２に、複数の液化ガスプレート６が備える複数の液化ガス流路入口６２が開口する。一方、拡大図による図示は省略するが、プレート積層体１の左側面の上方（上面側）のガス流出部１３には、複数の液化ガスプレート６が備える複数の液化ガス流路出口６３が開口する。

また、プレートの積層により、図３において符号ｂで示す領域の拡大図である図４（ｂ）に示すように、プレート積層体１の上面の温水流入部１４に、複数の温水プレート７が備える複数の温水流路入口７２が開口する。一方、拡大図による図示は省略するが、プレート積層体１の底面の温水流出部１５には、複数の温水プレート７が備える複数の温水流路出口７３が開口する。

プレート積層体１の構成要素は、液化ガスプレート６及び温水プレート７のみに限定されず、必要に応じて他のプレートを併用できる。本実施形態では、プレート積層体１における積層方向の一端側及び他端側に、流路が形成されていない複数のエンドプレート８を更に積層している。エンドプレート８の積層によって例えばプレート積層体１の強度等を改善できる。

本実施形態では、液化ガス流路６１や温水流路７１が半円状の断面を有する場合について示したが、これに限定されない。これらの流路の断面には、例えばＵ字状、方形状等のような種々の形状を付与することができる。

液化ガス流路６１及び温水流路７１の流路断面積は互いに等しいものであっても異なるものであってもよいが、液化ガス流路６１の流路断面積を温水流路７１の流路断面積より小さくすることで、液化ガス流路６１を流通する液化ガスを効率的に加温することができる。

また、本実施形態では、液化ガスプレート６の厚さを、温水プレート７の厚さよりも薄く設ける場合について示しているが、これに限定されない。液化ガスプレート６は、温水プレート７と同じ厚さでもよく、温水プレート７の厚さより厚く設けてもよい。

次に、図１～図４、特に図２を参照して、液化ガス流入ヘッダー２、ガス流出ヘッダー３、温水流入ヘッダー４及び温水流出ヘッダー５について説明する。

液化ガス流入ヘッダー２は、中空の半円柱形状であり、液化ガスのマニホールドとして機能する内部空間２１と、該内部空間２１に外部からの液化ガスを流入するための流入口２２とを有している。流入口２２は、液化ガス流入ヘッダー２の長手方向中央部に設けられ、液化ガスを供給するための図示しない配管を接続することができる。プレート積層体１の液化ガス流入部１２に液化ガス流入ヘッダー２が接続された状態で、複数の液化ガス流路入口６２は液化ガス流入ヘッダー２の内部空間２１に連通するように開口している。これにより、液化ガス流入ヘッダー２は液化ガスを複数の液化ガス流路入口６２に分配して流入させることができる。

ガス流出ヘッダー３は、中空の半円柱形状であり、ガスのマニホールドとして機能する内部空間３１と、該内部空間３１からのガスを外部に流出するための流出口３２とを有している。流出口３２は、ガス流出ヘッダー３の長手方向中央部に設けられ、ガスを排出するための図示しない配管を接続することができる。プレート積層体１のガス流出部１３にガス流出ヘッダー３が接続された状態で、複数の液化ガス流路出口６３はガス流出ヘッダー３の内部空間３１に連通するように開口する。これにより、ガス流出ヘッダー３は複数の液化ガス流路出口６３からのガスを合流して流出させることができる。

温水流入ヘッダー４は、中空の半円柱形状であり、温水のマニホールドとして機能する内部空間４１と、該内部空間４１に外部からの温水を流入するための流入口４２とを有している。流入口４２は、温水流入ヘッダー４の長手方向中央部に設けられ、温水を供給するための図示しない配管を接続することができる。プレート積層体１の温水流入部１４に温水流入ヘッダー４が接続された状態で、複数の温水流路入口７２は温水流入ヘッダー４の内部空間に連通するように開口している。これにより、温水流入ヘッダー４は複数の温水流路入口７２に温水を分配して流入させることができる。

温水流出ヘッダー５は、中空の半円柱形状であり、温水のマニホールドとして機能する内部空間５１と、該内部空間５１からの温水を外部に流出するための流出口５２とを有している。流出口５２は、温水流出ヘッダー５の長手方向中央部に設けられ、温水を排出するための図示しない配管を接続することができる。プレート積層体１の温水流出部１５に温水流出ヘッダー５が接続された状態で、複数の温水流路出口７３は温水流出ヘッダー５の内部空間に連通するように開口する。これにより、温水流出ヘッダー５は複数の温水流路出口７３からの温水を合流して流出させることができる。

液化ガス流入ヘッダー２、ガス流出ヘッダー３、温水流入ヘッダー４及び温水流出ヘッダー５は、例えばステンレス等の金属によって構成することができる。これらのヘッダーは例えば溶接等によってプレート積層体１に固定することができる。

次に、以上の構成を有する気化器を用いて液化ガスを気化させる方法の一例について説明する。

液化ガスの気化に際しては、まず、図示しないタンク（例えばＬＮＧタンク等）に貯留された液化ガスを、図示しないポンプによって、液化ガス流入ヘッダー２に供給する。一方、図示しない温水生成装置からの温水を、図示しないポンプによって、温水流入ヘッダー４に供給する。

液化ガス流入ヘッダー２に供給された液化ガスは、プレート積層体１の液化ガス流入部１２に開口する液化ガス流路入口６２から液化ガス流路６１に流入する。一方、温水流入ヘッダー４に供給された温水は、プレート積層体１の温水流入部１４に開口する温水流路入口７２から温水流路７１に流入する。

その結果、プレート積層体１内において、液化ガス流路６１の液化ガスと温水流路７１の温水との間で層（プレート）を介した熱交換が生じ、温水からの熱によって液化ガスが気化される。

液化ガスの気化によって生じたガスは、プレート積層体１のガス流出部１３に開口する液化ガス流路出口６３からガス流出ヘッダー３に流出される。ガス流出ヘッダー３からのガスは、例えば、ガスエンジン等のガス燃焼装置に供給することができる。一方、熱交換後の温水は、プレート積層体１の温水流出部１５に開口する温水流路出口７３から温水流出ヘッダー５に流出される。温水流出ヘッダー５からの温水は、例えば、温水生成装置に返送して、再加温した後、温水流入ヘッダー４に再供給することができる。

〔温水流路の迂回部〕
次に、図５を参照して、温水流路７１及び液化ガス流路６１の各経路について更に説明する。図５（ａ）は温水プレート７を、図５（ｂ）は液化ガスプレート６を、それぞれ平面視した様子を示している。

図５（ａ）に示すように、温水流路７１は、温水プレート７上において、温水プレート７の一端（上辺）の温水流路入口７２から、該温水プレート７の他端（底辺）の温水流路出口７３まで伸びている。

一方、図５（ｂ）に示すように、液化ガス流路６１は、液化ガスプレート６上において、該液化ガスプレート６の一端（右辺の底辺側）の液化ガス流路入口６２から、該液化ガスプレート６の他端（左辺の上辺側）の液化ガス流路出口６３までジグザグ状に伸びている。

これらのプレートを積層したときに、図５（ａ）に示す温水プレート７の温水流路７１は、温水流路入口７２から温水流路出口７３へと向かう経路の一部に、図５（ｂ）に示す液化ガスプレート６の液化ガス流路入口６２側を迂回するように形成された迂回部７４を有している。

本実施形態では、温水流路７１は、経路の全体として温水流路入口７２と温水流路出口７３とを直線的に結ぶように形成されていると共に、該経路の一部に温水流路入口７２と温水流路出口７３とを結ぶ仮想的な直線Ｓから逸れて液化ガス流路入口６２側（液化ガス流路入口６２の近傍）を迂回する迂回部７４を有している。ここでは、液化ガスプレート７上に並設された複数の温水流路７１によって方形状の温水流路形成領域α（一点鎖線で囲んだ領域）が形成されており、迂回部７４は、方形状の温水流路形成領域αから液化ガス流路入口６２側に向けてはみ出すように設けられている。

温水流路７１に迂回部７４が設けられることによって、プレート積層体１の変形破損を防止する効果が得られる。

つまり、通常であれば、液化ガスの加温に伴って温度が低下した温水を新たな温水で速やかに置換して液化ガスの気化効率を高める観点では、温水流路７１は完全な直線として形成され、迂回部７４は設けられない。しかし、この場合、液化ガスプレート６の液化ガス流路入口６２に流入する低温の液化ガスによって該液化ガス流路入口６２近傍が冷却される。特に気化器においては、液化ガス流路入口６２に流入する液化ガスは未だ液体であるため、液化ガス流路入口６２近傍を著しく冷却する。この結果、液化ガス流路入口６２近傍が局所的に過冷却され易くなる。この局所的な過冷却によって、液化ガス流路入口６２近傍に高い熱応力が発生し、プレート積層体１が変形破損し易くなることがわかった。

これに対して、本実施形態では、温水流路７１の迂回部７４を流通する（液化ガス流路入口６２の近傍を通過する）温水によって液化ガス流路入口６２近傍の液化ガスが効率的に加温されるため、液化ガス流路入口６２近傍の局所的な過冷却が防止される。その結果、熱応力の発生が防止され、プレート積層体１の変形破損が防止される。

また、液化ガス流路入口６２近傍の局所的な過冷却が防止されることによって、該液化ガス流路入口６２近傍と、その周辺部位との間の温度差（熱応力の原因になる）が小さくなる。その結果、液化ガスの気化効率を高める等の観点で温水の温度を高く設定する場合や、液化ガスの温度が低い場合などにおいても、変形破損が防止された状態を良好に維持できる。

迂回部７４は、温水の流通方向に沿って見たときに、温水流路入口７２と温水流路出口７３とを結ぶ仮想的な直線Ｓからの離間距離を増すように形成された離間距離増大部７４１と、仮想的な直線Ｓからの離間距離を一定に保つ離間距離一定部７４２と、仮想的な直線Ｓからの離間距離を減じるように形成された離間距離減少部７４３とをこの順で備えていることが好ましい。

離間距離増大部７４１は、仮想的な直線Ｓからの離間距離を増すように、仮想的な直線Ｓに対して傾斜している。本実施形態では、離間距離増大部７４１が直線状である場合について示しているが、これに限定されず、例えば湾曲や折曲りを有してもよい。

離間距離一定部７４２は、仮想的な直線Ｓに対して平行に形成されている。迂回部７４のうち離間距離一定部７４２は、液化ガスプレート６と温水プレート７とを積層した際に、液化ガスプレート６の液化ガス流路入口６２に最も近接するように配置されることが好ましい。離間距離一定部７４２を設ける場合、迂回部７４全体の幅Ｌ１に対する離間距離一定部７４２の幅Ｌ２の比（Ｌ２／Ｌ１）は、例えば０．０５～０．９の範囲とすることができ、好ましくは０．１～０．８の範囲とすることができる。ここでいう幅Ｌ１、Ｌ２は、仮想的な直線Ｓに沿う方向の幅である。

離間距離減少部７４３は、仮想的な直線Ｓからの離間距離を減じるように、仮想的な直線Ｓに対して傾斜するように形成されている。本実施形態では、離間距離減少部７４３が直線状である場合について示しているが、これに限定されず、例えば湾曲や折曲りを有してもよい。

図５の例のように、温水プレート７における迂回部７４の幅Ｌ１は、液化ガスプレート６における複数の液化ガス流路入口６２の形成領域の幅Ｗ１以上であることが好ましい。幅Ｗ１は、液化ガス流路入口６２が複数並設されている場合は該複数の液化ガス流路入口６２の並設幅であり、液化ガス流路入口６２が１つである場合は該１つの液化ガス流路入口６２の幅である。

また、図５の例では、図５（ａ）に示す温水プレート７における迂回部７４のうちの離間距離一定部７４２の幅Ｌ２が、図５（ｂ）に示す液化ガスプレート６における複数の液化ガス流路入口６２の形成領域の幅Ｗ１と等しい場合について示しているが、これに限定されず、幅Ｌ２は幅Ｗ１より小さくてもよいし、大きくてもよい。好ましいのは、幅Ｌ２が幅Ｗ１以上であることであり、特に好ましいのは、図６に示すように、幅Ｌ２が幅Ｗ１より大きいことである。

即ち、図６（ａ）に示す温水プレート７における離間距離一定部７４２の幅Ｌ２は、図６（ｂ）に示す液化ガスプレート６における複数の液化ガス流路入口６２の形成領域の幅Ｗ１より大きく形成されている。これにより、液化ガス流路入口６２近傍がより効率的に加温されるため、熱応力の発生が更に防止され、プレート積層体１の変形破損が更に防止される。

以上の説明では、迂回部７４が離間距離一定部７４２を有する場合について主に示したが、これに限定されず、離間距離一定部７４２は省略されてもよい。離間距離一定部７４２が省略される場合は、迂回部７４のうち仮想的な直線Ｓに対して最も離間する部位が、液化ガスプレート６と温水プレート７とを積層した際に、液化ガスプレート６の液化ガス流路入口６２に最も近接するように配置されることが好ましい。

温水流路入口７２から温水流路出口７３までの直線距離Ｌ３に対する迂回部７４の幅Ｌ１の比（Ｌ１／Ｌ３）は格別限定されないが、下限については、液化ガス流路入口６２近傍を十分に加温する観点で、０．０５以上、０．１以上、更には０．２以上であることが好ましい。また、上限については、温水流路７１の直線性を高めて気化効率を良好に保持する観点で、０．７以下、０．５以下、更には０．３以下であることが好ましい。

複数の温水流路７１間の間隔は、迂回部７４において拡張されていることが好ましい。また、迂回部７４における複数の温水流路７１間の間隔は、等間隔であることが好ましい。これにより、迂回部７４を形成しながらも、温水プレート上に複数の温水流路７１を均一に配置でき、液化ガスを効率的に加温することができる。ここでいう間隔は、仮想的な直線Ｓに直行する方向の間隔である。

〔流路断面積拡大部〕
次に、図７を参照して、液化ガスプレート６の液化ガス流路入口６２の他の例について説明する。

図７の例において、液化ガスプレート６の液化ガス流路入口６２には、液化ガス流路６１の流路断面積よりも大きい流路断面積を有する流路断面積拡大部βが設けられている。

液化ガス流路入口６２に流路断面積拡大部βが設けられることによって、プレート積層体１の変形破損を更に防止する効果が得られる。

つまり、図７の例では、流路断面積が大きい流路断面積拡大部βにおいて、低温の液化ガスの流速が低く保持され、対流熱伝達が低減されるため、断熱効果が得られる。これにより、液化ガス流路入口６２近傍の過冷却が防止される。その結果、熱応力の発生が防止される。上述した温水流路７１の迂回部７４による熱応力発生防止と、かかる流路断面積拡大部βによる熱応力発生防止とが相乗的に作用することで、プレート積層体１の変形破損が更に防止される。

本実施形態では、流路断面積拡大部βの内周面は、液化ガスプレート６に形成された溝と、該溝の上部に積層される温水プレート７の裏面によって構成されている。このように、流路断面積拡大部βの内周面の一部が温水プレート７によって構成されることによって、流路断面積拡大部β内の液化ガスが温水プレート７からの熱によって加温され易くなり、液化ガス流路入口６２近傍の過冷却が更に防止される。

本実施形態では、流路断面積拡大部βから複数の液化ガス流路６１が分岐しており、流路断面積拡大部βは、複数の液化ガス流路６１の流路断面積の合計よりも大きい流路断面積を有している。これにより、流路断面積拡大部βの流路断面積を好適に大きくすることができる。

また、流路断面積拡大部βは、液化ガスプレート６の少なくとも平面方向に流路断面積を大きくするように形成されていることが好ましい。流路断面積拡大部βは、液化ガス流路入口６２の形成領域の幅Ｗ１が、複数の液化ガス流路６１の並設幅Ｗ２より大きくなるように形成されていることが特に好ましい。これにより、流路断面積拡大部βの流路断面積を好適に大きくすることができる。

更に、流路断面積拡大部βは、液化ガスの流通方向に沿って徐々に流路断面積を減少するように形成されていることが好ましい。これにより、急激に流路断面積を変化させる場合との対比で、液化ガスの圧力損失を軽減することができる。

流路断面積拡大部βの深さ（液化ガスプレート６の厚み方向の深さ）は、液化ガスプレート６の厚み未満であることが好ましい。これにより、液化ガスプレート６の裏面を、該液化ガスプレート６に積層される他のプレート（例えば温水プレート７）の表面に接合可能になり、プレート積層体１を構成する各プレート間の接合強度を向上できる。

流路断面積拡大部βの深さは、液化ガスプレート６の厚み未満に限定されず、例えば図８に示すように、液化ガスプレート６の厚みと等しいものであってもよい。言い換えれば、流路断面積拡大部βは、液化ガスプレート６の表面から裏面までを切り欠くように設けられてもよい。この場合、流路断面積拡大部βの内周面は、液化ガスプレート６によって構成される側壁と、該側壁の上部に積層される温水プレート７の裏面と、該側壁の下部に積層される温水プレート７の表面とによって構成される。これにより、流路断面積拡大部β内の液化ガスが上下の温水プレート７からの熱によって加温され易くなり、液化ガス流路入口６２近傍の過冷却が更に防止される。

以上の説明では、流路断面積拡大部βから複数の液化ガス流路６１が分岐している場合について主に示したが、これに限定されない。例えば、図９に示すように、複数の液化ガス流路６１が、互いに独立した状態で、液化ガスプレート６の一端に複数の液化ガス流路入口６２を有してもよい。

以上の説明では、流路断面積拡大部βが液化ガスプレート６の平面方向に流路断面積を大きくする場合について主に説明したが、これに限定されない。例えば、流路断面積拡大部βは、液化ガスプレート６を厚み方向に深く切り欠くことによって、流路断面積を大きくしてもよい。流路断面積拡大部βは、液化ガスプレート６の平面方向及び厚み方向の両方に流路断面積を大きくするように形成されてもよい。流路断面積拡大部βは、液化ガスプレート６の少なくとも平面方向に流路断面積を大きくすることが好ましく、これにより、効率的に流路断面積を大きくできると共に、液化ガスプレート６の強度低下を防止できる。

流路断面積拡大部βの形成方法は格別限定されず、例えばエッチング等によって形成することができる。

〔断熱部材〕
次に、図１０を参照して、液化ガス流入ヘッダー２の他の例について説明する。

図１０の例において、液化ガス流入ヘッダー２の内部空間２１を構成する壁面は、断熱部材２３で被覆されている。

内部空間２１の壁面を断熱部材２３で被覆することによって、プレート積層体１の変形破損を防止する効果が得られる。

つまり、液化ガス流入ヘッダー２の内部空間２１の壁面を断熱部材２１で被覆することによって、液化ガス流入ヘッダー２の内部空間２１を流通する液化ガスによって液化ガス流入ヘッダー２自体が直接冷却されることが防止される。これにより、該液化ガス流入ヘッダー２が接続されている液化ガス流路入口６２近傍の局所的な過冷却が防止される。その結果、熱応力の発生が防止される。上述した温水流路７１の迂回部７４による熱応力発生防止と、かかる断熱部材２３による熱応力発生防止とが相乗的に作用することで、プレート積層体１の変形破損が更に防止される。上述した流路断面積拡大部βが更に設けられる場合は、この効果がより顕著に発揮される。

断熱部材２３は、液化ガス流入ヘッダー２を構成する材料よりも熱伝導率が低い材料によって構成することが好ましい。断熱部材２３の材質として例えば金属を用いることができるが、該金属は液化ガス流入ヘッダー２を構成する金属よりも熱伝導率が低いものであることが好ましい。また、断熱部材２３の材質として樹脂やゴム等の高分子材料を用いてもよい。

断熱部材２３は内部に空間層２４を含むことが好ましく、これにより断熱効果を更に向上できる。空間層２４は、真空であってもよいし、空気等の流体や断熱材等が充填されてもよい。

断熱部材２３を液化ガス流入ヘッダー２の内面に固定する方法は格別限定されず、例えば溶接、拡散接合、接着剤等によって固定することができる。

本実施形態では、断熱部材２３に該断熱部材を貫通する貫通流路２５を設けることによって、内部空間２１の壁面の全部を断熱部材２３で被覆しながら、該貫通流路２５を介して流入口２２からの液化ガスを内部空間２１に通過可能に構成している。

本実施形態では、内部空間２１の壁面の全部を断熱部材２３で被覆する場合について示しているが、これに限定されない。内部空間２１の壁面の少なくとも一部を断熱部材２３で被覆すれば、断熱部材２３を省略した場合との対比で効果を発揮できる。

液化ガス流入ヘッダーと同様にガス流出ヘッダーにも断熱部材を設けることが可能であるが、ガス流出ヘッダー内を流通するガスは、既に温水によって加温、気化された気体を主体とするため、断熱による効果は比較的小さいものとなる。特に液化ガス流入ヘッダーに断熱部材を設けることが重要である。

〔その他〕
以上の説明では、直方体状のプレート積層体の右側面の下方に液化ガス流入部が配置され、左側面の上方（上面側）にガス流出部が配置され、上面に温水流入部が配置され、底面に温水流出部が配置される場合について示したが、これに限定されない。液化ガス流入部、ガス流出部、温水流入部及び温水流出部は、プレート積層体の何れか面に設けられればよい。好ましいのは、液化ガス流入部とガス流出部とが直方体状のプレート積層体において互いに対向する１組の面に設けられ、温水流入部と温水流出部とが該直方体状のプレート積層体において互いに対向する他の１組の面に設けられることである。

また、液化ガス流入部、ガス流出部、温水流入部及び温水流出部は、必ずしもプレート積層体における互いに異なる面に設けられる必要はない。液化ガス流入部、ガス流出部、温水流入部及び温水流出部のうちの２以上をプレート積層体における同一面上に並設してもよい。

更に、液化ガスプレートに形成される液化ガス流路の経路は、上述した実施形態で示した経路に限定されない。液化ガス流路は、液化ガスプレートの周縁の何れかの部位（液化ガス流入部に対応する部位）に設けられたえ気化ガス流路入口と、該液化ガスプレートの周縁の何れかの他の部位（ガス流出部に対応する部位）に設けられた液化ガス流路出口とを結ぶものであれば任意の経路を有することができる。同様に、温水プレートに形成される温水流路の経路は、上述した実施形態で示した経路に限定されない。温水流路は、温水プレートの周縁の何れかの部位（温水流入部に対応する部位）に設けられた温水流路入口と、該温水プレートの周縁の何れかの他の部位（温水流出部に対応する部位）に設けられた温水流路出口とを結ぶものであれば任意の経路を有することができる。

１枚の液化ガスプレートに形成される液化ガス流路の本数は、複数である場合に限定されず、１本であってもよい。また、１枚の温水プレートに形成される温水流路の本数は、複数である場合に限定されず、１本であってもよい。

気化器によって気化される液化ガスは格別限定されず、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化窒素、液化水素等が挙げられる。プレート積層体１への流入時における液化ガスの温度は格別限定されず、ＬＮＧの場合であれば例えば－１６２℃程度とすることができる。

液化ガスの加温に用いる温水は格別限定されず、温水流路入口における温度が液化ガス流路入口における液化ガスより高温の液体状態の水であればよく、外気温より高温に加温された水であることが好ましい。ＬＮＧを気化させる場合、温水の温度は例えば５０℃程度とすることができる。

気化器は液化ガスを気化する種々の用途に用いることができ、例えばＬＮＧ船に好ましく搭載することができる。気化器をＬＮＧ船に搭載することによって、ＬＮＧタンクに貯留された低温のＬＮＧを、該気化器によって効率的に気化することができる。気化器によって気化された天然ガスは、ＬＮＧ船に搭載されたガスエンジンの燃料として使用できる。ＬＮＧが低温であっても、気化器は熱応力による変形破損が防止され、安定に運転することができる。気化器をＬＮＧ船に搭載する場合、ガスエンジンの排気ガスの廃熱を温水の加温に利用してもよい。温水は、事前に船舶に積んだ水であってもよいし、海水であってもよい。

１：プレート積層体
１２：液化ガス流入部
１３：ガス流出部
１４：温水流入部
１５：温水流出部
２：液化ガス流入ヘッダー
２１：内部空間
２２：流入口
２３：断熱部材
２４：空間層
３：ガス流出ヘッダー
３１：内部空間
３２：流出口
４：温水流入ヘッダー
４１：内部空間
４２：流入口
５：温水流出ヘッダー
５１：内部空間
５２：流出口
６：液化ガスプレート
６１：液化ガス流路
６２：液化ガス流路入口
６３：液化ガス流路出口
７：温水プレート
７１：温水流路
７２：温水流路入口
７３：温水流路出口
７４：迂回部
７４１：離間距離増大部
７４２：離間距離一定部
７４３：離間距離減少部
８：エンドプレート
Ｓ：仮想的な直線
α：温水流路形成領域
β：流路断面積拡大部

Claims

液化ガス流路入口から液化ガス流路出口に至る液化ガス流路を有する液化ガス流路層と、温水流路入口から温水流路出口に至る温水流路を有する温水流路層とが積層された流路積層体を備え、
前記温水流路内の温水の熱によって前記液化ガス流路内の液化ガスを気化させる気化器であって、
前記温水流路は、前記液化ガス流路入口の近傍を通過しており、該液化ガス流路入口の近傍の液化ガスを加温し、
前記温水流路は、経路の全体として前記温水流路入口と前記温水流路出口とを直線的に結ぶように形成され、該経路の一部に前記温水流路入口と前記温水流路出口とを結ぶ仮想的な直線から逸れて前記液化ガス流路入口の近傍を迂回する迂回部を有していることを特徴とする気化器。
前記迂回部の幅が、前記液化ガス流路入口の形成領域の幅以上であることを特徴とする請求項１記載の気化器。
前記迂回部は、温水の流通方向に沿って見たときに、前記温水流路入口と前記温水流路出口とを結ぶ仮想的な直線からの離間距離を増すように形成された離間距離増大部と、前記仮想的な直線からの離間距離を一定に保つ離間距離一定部と、前記仮想的な直線からの離間距離を減じるように形成された離間距離減少部とをこの順で備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の気化器。
前記離間距離一定部の幅が、前記液化ガス流路入口の形成領域の幅以上であることを特徴とする請求項３記載の気化器。
前記迂回部のうち前記離間距離一定部が、前記液化ガス流路入口に最も近接するように配置されることを特徴とする請求項３又は４記載の気化器。
複数の前記温水流路間の間隔が前記迂回部において拡張されており、且つ前記迂回部における複数の前記温水流路間の間隔が等間隔であることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の気化器。
複数の前記温水流路によって方形状の温水流路形成領域が形成されており、前記迂回部は、前記温水流路形成領域から前記液化ガス流路入口の近傍に向けてはみ出すように設けられていることを特徴とする請求項１～６の何れかに記載の気化器。