JPS586117B2 - 常温液化ガスの蒸発装置 - Google Patents

常温液化ガスの蒸発装置

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JPS586117B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は常温液化ガスの安定供給用蒸発装置に関し、特
に該液化ガスが一部液状のままで供給される様な事故を
起こさない蒸発装置に関するものである。
尚本明細書における常温液化ガスとは、液化石油ガス（
以下ＬＰＧと略記）、塩素ガス、炭酸ガス等の常温乃至
低温液化ガスを総称するものであるが、以下では、ＬＰ
Ｇを代表的に取り上げて説明する。
ＬＰＧは一般家庭用、業務用、事業所用等の燃料として
利用されており、使用量やＬＰＧ組成の違いによってガ
ス供給形態が異なるが、簡単な例としては容器の気相部
ガスを抽出してガス供給する方法があり、ガス使用量が
多いときは多数本の容器を用いてガス供給している。
さらにガス使用量がもつと多いときは別に用意された蒸
発気化装置を用い、電熱等の熱源によって強制気化して
ガス供給している。
このように比較的ガス使用量が多いときには多数本の容
器を準備する必要があったり、多量の電気を必要とする
等経済的ではなかった。
しかるにＬＰＧを気化させるための熱源としては格別に
確保する必要がなく、大気、海水、河川水、工業用水、
地下水、温排水等自然熱に近い熱源を利用できる点で経
済的であるがこれらの熱源は人為的なコントロールが難
しいため、自然熱の温度が予想した温度より異常に降下
した場合、あるいはガス消費量が異常に増大する等の原
因によって蒸発気化装置の能力がオーバーロード状態に
なると蒸発気化装置内に導入されたＬＰＧは気化できず
、液状のまゝ蒸発気化装置以降の配管系中に流出し、周
囲より熱を受けて蒸発気化し、計画された圧力よりも異
常に高くなったりあるいは液状で端末使用部所で噴出す
る等の危険があった。
さらにＬＰＧはプロパン、ブタン等の混合物であり、特
にブタン（大気圧下の沸点は０℃）は蒸発しにくい成分
である。
従って加熱源として大気等の自然熱に近いものを利用す
る場合、蒸発気化装置中に残留蓄積したり、複数並列流
路を持った蒸発室のときは片寄滞留し新規供給のＬＰＧ
が均一に供給されない等の問題がある。
その結果として蒸発室の一部が蒸発能力を喪失したりし
て全体的な能力低下を招来したり、あるいは出口温度の
低下や、場合によっては液の流出事故を招くことすらあ
る。
さらにまたＬＰＧを蒸発気化し長期にわたって、消費し
てゆくと少量含んでいた重質分等の異物が蒸発室中に溜
ってくるので、これを定期的に排出する必要があるが、
蒸発室中に常に一定量のＬＰＧを貯留しておく方式の蒸
発装置では、その重質分等のドレンを排出するのに多量
の有効成分まで同時に放出してしまいガスロスが多い等
の問題があった。
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、上記欠点を克服し得る装置の提供を目的とする。
そして該目的を達成し得た本発明装置の構成とは、ＬＰ
Ｇの貯留容器と蒸発室の間に、該蒸発室内の液面を検知
する液面検知室を配置する点に第１の要点がある。
そして貯留容器の液体出口と液面検知室との間には、液
減圧弁付きの導管を介設し、液面検知室中には液減圧後
に一部気化したＬＰＧの液体及び気体を混合して導入で
きる様になっており、これが第２の要点である。
そして液面検知室の底部と蒸発室の液体入口は液体導管
で連通すると共に、それらの各気体出口は、夫々独立し
て又は一体的になって気体加温室に連結されている点に
第３の要点が在る。
従ってこれらの各要点を夫々その趣旨に反しない限りで
設計変更を加えたり、前記各構成自体の機構に夫々の工
夫を加えて特別の装置として設計したり、更には必要に
より適当な装置や導管を加えて設計を行なったりする、
等の変更は、該変更が新規であると公知であるとの如何
を問わず、全て本発明の技術的範囲に属する。
以下代表的実施例に基づいて本発明の構成及び一作用効
果を説明する。
図中１はＬＰＧ貯留容器，２は液面検知室、３は蒸発室
、４は加温室であり、これらを結ぶ導管のうち、２重線
で示すライン５ａ，６は液体輸送用、太実線で示すライ
ン５ｂは気液混合体輸送用、細実線で示すライン７〜１
２は気体輸送用である。
又１３は液減圧弁（膨脹弁）、１４．１５は送ガス圧力
調整器、１６は端末圧力調整器、１７はドレン抜きバル
ブを示す。
まず貯留容器１と液面検知室２とは導管５ａ，５ｂで連
結されるが、介設される液減圧弁１３より前方は液体用
ラインであり、後方は気液混合体用ラインを構成する。
即ちＬＰＧは常温液化ガスである為、貯留容器１中では
高圧下に貯留されており、且つ導管５ａ中においても液
体であるが、液減圧弁１３によって管内を減圧すると、
ＬＰＧ自身の保有熱によって一部が蒸発され、導管５ｂ
内を気液混合体として輸送され、液面検知室２に至る。
液面検知室２の構成は本発明を制限するものではなく、
所望に応じた種々の設計が許されるが、代表的なものを
第２図に示す。
第２図の装置はフロート方式のものを示し、筒部２ａ、
上方フランジ部２ｂ、下方底板２ｃが溶接により一体化
されると共に、夫々フランジ継手１８．１９が取り付け
られる。
又筒部２ａには弁体２８が取り付けられ，弁体２８は導
管５ｂに連結されると共に、フランジ継手１８．１９は
夫々気体導管８及び液体導管６に連結される。
ところで弁体２８は弁箱２５とフロート２０をアーム２
１で連結してなり、アーム２１は弁箱２５に対し回転自
在に枢着されている。
弁箱２５の先端は蓋板２６であり、それらの間には連通
孔２７ａ及び２７ｂが形成される。
そして蓋板２６には弁棒２３が摺動自在に貫通されてお
り、内部側先端にはテーパ付きの封鎖弁２４が形成され
、このテーハは、弁箱２５内に対向して形成されている
テーパ２５′と同一スケールである。
又アーム２１には分岐腕２２が形成され、前記弁棒２３
に当接する様になっている。
従って室内の液面が下るとフロート２０が下り、分岐腕
２２が弁棒２３から離れようとし、封鎖弁２４は導管５
ｂからの圧力によって図面の右方向に移動する。
その為導管５ｂから入る気体及び液体は、弁箱２５内を
通り、連通孔２７ａ及び２７ｂ経由で室内に入る。
逆に室内の液面が上るとフロート２０が上り、分岐腕２
２が弁棒を押し込み、封鎖弁２４のテーパ面が弁箱２５
のテーパ２５′に圧接され、ＬＰＧの流入を防止する。
尚図例のフロート方式は、液面検知と流入制御の２つの
機能を合わせ発揮するものであるが、他の装置によりこ
れらの機能を別々に発揮せしめる様に構成することもで
きる。
こうして液面検知室２内には気体と液体が混合して入り
、密度の違いにより、液体が下方に、気体が上方に分離
される。
しかしこの液体は、その機能からも明白な様に蒸発室３
の底部で液体導管６に連通されており、蒸発室３内にお
ける気化によって液体状ＬＰＧが消費されるのに応じて
蒸発室３内に補給されていく。
他方気体状ＬＰＧは気体導管８によって排出され、蒸発
室３の上部から案内される気体導管９と合流し（１０）
，又は合流せず夫々独立して加温室４に入る。
そしてここでは、大気温度近くまで加温され、送ガス圧
力調整器１５を経て末端消費部に至り、夫々端末圧力調
整器１６経由で消費管１２に至る。
尚貯留容器１中の気相部には、気体導管７が連結され、
容器１内から直接気化してくる気体を、送ガス圧力調整
器１４及び気体導管１１経由で末端消費部に送る様にな
っている。
尚必要であれば、気体導管７中のガスの全量又は一部を
加温室４に導入したり、気体導管８，９．１０中のガス
の一部を加温室４に入れないで直接末端消費部へ送る等
の設計変更を施す場合があってもよい。
上記の如き装置構成であると、蒸発室３内の液面が異常
に上昇した場合、液面検知室２がこれを検知してＬＰＧ
の流入を防止する。
従って前記異常上昇による液体ＬＰＧの噴出事故は防止
される様になったが、本発明の効果はこれに止まらず、
更に下記の様な効果を発揮する。
即ちフロート方式の弁は周知の如く液減圧弁としての機
能をもっており、例えば低圧フロート弁を利用し、蒸発
室内の液面を制御して冷凍機への冷媒流入を防止する技
術も知られている。
従って本発明装置においても、液減圧弁１３を省略し、
フロート弁によって上記の効果を達成せしめる様にする
こともあながち不可能ではない。
ところが、フロート弁に上記効果を発揮させる為には、
蒸発室３内に常に一定量の液を貯めておく必要が生じる
。
しかし、ＬＰＧはプロパン、ブタン等の混合液化ガスで
あり、特にブタン（大気圧下の沸点は０℃）は蒸発しに
くい成分である。
従って加熱源として大気等の自然熱に近いものを利用す
る場合、蒸発気化装置中に残留蓄積したり、複数並列流
路を持った蒸発室のときは片寄滞留し、例えば第１図の
如く４本の並列流路が準備された蒸発室３においては奥
側（図で一番右側）の流路で特に著しく、新規供給のＬ
ＰＧが均一に供給されない等の問題がある。
その結果として蒸発室の一部が蒸発能力を喪失して全体
の能力低下を招来したりする。
さらにＬＰＧを蒸発気化し長期にわたって消費してゆく
と、少量含んでいた重質分等の異物が蒸発室中に溜って
くるので、これを定期的に排出する必要があり、例えば
第１図においてはドレン抜きバルブ１７を開いて排出す
るのであるが、前述のように蒸発室３内に常に一定量の
液が貯っているので，ドレンと共に多量の有効成分まで
同時に放出されてしまい、ガスロスが多い等の問題があ
った。
また、常温の液化ガスを液減圧弁（膨脹弁）で減圧し、
その気液混合物を直接蒸発器に供給する方法は液化ガス
プラント業界では周知であり、自然熱に近い熱源を利用
する際には液減圧弁の活用は不可欠である。
しかしながら液減圧弁で減圧された気液混合物を直接蒸
発器に供給すると以下のような問題点に遭遇する。
つまりこの場合は第１図において液面検知室２および気
体導管８を省略し、液体導管６が導管５ｂと一体的にな
り、気液混合物が直接蒸発室３内に入る形態となり、説
明は省略するが何らかの手段で液流出防止策が講じられ
ることになる。
しかし蒸発室３内に液体がある程度溜っているときには
新規に供給された気液混合物のうち気体部分の進行は行
手を防害され、例えば第１図の如く４本の並列流路が準
備された蒸発室３であっても、入口近く（図で一番左側
）の流路に集中する傾向がある。
その結果気体に液体が同伴され他の流路よりも上方まで
液体が昇ることもあり、不完全蒸発のまゝ加温室４に送
られる結果、出口側温度が極端に低くなったり、場合に
よっては液の流出事故を招くことすらある。
この場合はさらに前記例のフロート弁に液減圧弁として
の機能を持たせたときの場合と同様に蒸発しにくいブタ
ン成分が片寄滞留する現象も起り、全体的な蒸発能力の
低下となって現われる。
これらに対し本発明は常温液化ガスを液減圧弁１３で減
圧し、気液混合状態になったものを液面検知室２に導き
液体と気体に分離してそれぞれ蒸発室３および加温室４
に供給するようにしている。
従って、液体導管６で供給される液体は低温になってい
るために、当該液体導管６を通過中に外気温によって極
く一部分が気化する程度に過ぎず、前述の液減圧弁１３
で減圧して気液混合物を直接蒸発室３に供給するような
場合に起きる欠点は一切生じない。
また、フロート弁の役割は前述のオーバーロード状態に
なったときのみ作動し、定常運転中は実質的に殆んど作
動する必要がなく、定常運転中はもっぱら液減圧弁１３
のみの作動によってＬＰＧが供給される。
この液減圧弁１３は蒸発室３及び液面検知室２に連通し
ており、これらとほぼ同一の圧力を示す導管５ｂ内の圧
力が、所定の減圧圧力より低ければ開、高ければ閉にな
る様に設定されている。
しかるに集合住宅や事業所等におけるガス消費量は、一
日の時間帯によって大きな変動がある。
ガス使用量が少ないときは蒸発能力の方が使用量を上ま
わる関係になるので、蒸発室３内の残留液を十分に少な
くすることができ、蒸発器としての気化能力が十分に高
くなってブタンの様な高沸点分も気化消費することがで
きる。
そして不純物や重質分の残留濃度が高まるので、ドレン
抜きバルブ１７を開くと、それらが濃縮状態で排出され
、有効なＬＰＧ分を無駄に棄てるという様な不利益も少
なくなった。
従って本図例においては、蒸発室３内へのＬＰＧの補給
は殆んど液減圧弁１３のみによって制御されており、気
候の異常低下や消費量の異常増大等によるオーバーロー
ド状態に基づく蒸発室３内での気化不十分による液面の
異常上昇がおこったときに、はじめてフロート弁が作動
してＬＰＧの流入を防ぐ。
フロート弁が閉鎖すると、導管５ｂ内の圧力が高まり、
液減圧弁１３も閉じる。
オーバーロード状態が継続している間も蒸発室３中の蒸
発はたえず行なわれており、液面が下がるとフロート弁
が開き導管５ｂ内の圧力が解放され液減圧弁１３が開く
。
このようにオーバーロード状態のときはフロート弁およ
び液減圧弁１３がそれぞれ開閉作動して、蒸発室３中の
液面がある限度の高さを越えないように機能するのであ
るが、蒸発装置からのガス供給には限度があり、末端側
の圧力が所定値以下になると、気体導管７からの気体送
り込みが利用され、安定供給状態を維持する。
即ち送りガス圧力調整器１４は、末端側の圧力が所定値
以下になってガス供給不十分が検知されたときに開にな
る。
オーバーロード状態が継続している間は送ガス圧力調整
器１４は開閉作動して末端側の圧力が所定値以下になら
ないようにガス供給を調整スるのであるが、オーバーロ
ード状態が解消されると送ガス圧力調整器１４は末端側
の圧力が所定値に回復したことを検知して閉になり、気
体導管７からの気体送り込みが停止され、蒸発室３の液
面が徐々に低下し、フロート弁が開になったままで再び
液減圧弁のみによりＬＰＧの供給が開始される。
本発明装置の構成及び作用効果は概略上記の通りである
が、既に述べた如く各種の設計変更が可能である。
例えば液面検知室２や液体導管６を断熱し、当該部分に
おける気化を防止したり一液減圧弁１３の開閉を、液面
検知室２、蒸発室３又は加熱室４の各気相部の圧力に直
接応答させる様にしてもよい。
但し後者の場合は、導管５ｂの部分の圧力に応答させる
実施例に比べて、オーバーロード状態時の作動が若干違
うのみで、オーバーロード状態ではそれらの部所の圧力
は平常時より幾分低圧力であるから、液減圧弁はやゝ開
に片寄り勝ちになる。
本発明は上記の如く構成されているから、以下要約する
様な効果が得られる。
（１）ガス消費量が１日の時間帯によって変動があるこ
とを利用して、気化能力の復元が可能である。
（２）混合ガスのとき、高沸点成分が蒸発部に片寄滞留
することが抑止されるので蒸発部が部分的に蒸発能力を
喪失することがない。
（３）蒸発部の片寄供給による液面異常上昇を確実に抑
止でき、不完全蒸発のまゝ以降に流入することがなく、
出口温度が一定である。
（４）蒸発部以降の配管系に液状のガスが流入すること
を防止でき、端末消費部の圧力が異常に高くなったり、
液状で噴出する等の危険がない。
（５）ドレン抜きを行なってもガスの損失が少ない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例を説明するフロー図、第２図は
液面検知室の一例を示す断面図である。 １・・・貯留容器、２・・・液面検知室，３・・・蒸発
室、４・・・加温室、５ａ，５ｂ・・・導管、６・・・
液体導管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 常温液化ガスの貯留容器と該液化ガスの蒸発室との
    間に、該蒸発室内の液面を検知する液面検知室を配置し
    、前記貯留容器の液体出口と該液面検知室とは、導管を
    介して連結すると共に、該液面検知室の底部と前記蒸発
    室の液体入口とは液体導管で連通し、液面検知室と蒸発
    室の各気体出口は気体加温室に連結する他、前記導管に
    は液減圧弁を設けてなることを特徴とする常温液化ガス
    の蒸発装置。
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