WO2020013319A1 - 気化器 - Google Patents

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WO2020013319A1
WO2020013319A1 PCT/JP2019/027720 JP2019027720W WO2020013319A1 WO 2020013319 A1 WO2020013319 A1 WO 2020013319A1 JP 2019027720 W JP2019027720 W JP 2019027720W WO 2020013319 A1 WO2020013319 A1 WO 2020013319A1
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WO
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liquefied gas
hot water
flow path
plate
water flow
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PCT/JP2019/027720
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靖雄 小菅
陽介 ▲柳▼
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株式会社三井E&Sマシナリー
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Priority claimed from JP2018133744A external-priority patent/JP6888211B2/ja
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/02Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the heat-exchange media travelling at an angle to one another
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a vaporizer, and more particularly, to a vaporizer that can prevent deformation and damage due to thermal stress.
  • the present invention also relates to a vaporizer that can reduce energy costs and installation costs for heating hot water.
  • Patent Document 1 discloses a low-temperature layer in which a flow path into which a heating target medium is introduced is formed, and a high-temperature layer in which a flow path through which a heating medium for heating the heating target medium is introduced is formed. Are disclosed.
  • Patent Document 1 also proposes to vaporize a liquefied gas, which is a medium to be heated, using the above-described laminated fluid heater, but there is room for further improvement from the viewpoint of preventing deformation damage due to thermal stress. Was found. Further, room for further improvement has been found from the viewpoint of reducing the energy cost for heating the warm water as the heating medium and the installation cost of the vaporizer.
  • a liquefied gas channel is provided on the first metal plate, and a liquefied gas channel inlet communicating with one end of the liquefied gas channel is formed at one end of the plate, and at the other end of the plate.
  • a liquefied gas plate formed with a liquefied gas flow path outlet communicating with the other end of the liquefied gas flow path; a hot water flow path provided on a second metal plate;
  • a hot water flow path inlet formed at one end of the flow path and a hot water plate formed at the other end of the plate with a hot water flow path outlet connected to the other end of the hot water flow path are alternately laminated.
  • a plate laminate constituted by: A liquefied gas inflow header that is connected to a liquefied gas inflow portion where the plurality of liquefied gas flow channel inlets in the plate laminate are arranged, and distributes liquefied gas to the plurality of liquefied gas flow channel inlets, A gas outflow header that is connected to a gas outlet in which the plurality of liquefied gas passage outlets in the plate laminate are arranged, and merges gas from the plurality of liquefied gas passage outlets, A hot water inflow header that is connected to the hot water inflow portion where the plurality of hot water flow channel inlets in the plate laminate are arranged, and distributes hot water to the plurality of hot water flow channel inlets; A hot water outflow header that is connected to a hot water outflow portion in which the plurality of hot water flow path outlets in the plate laminate are arranged, and that joins hot water from the plurality of hot water flow path outlets; A vaporizer configured to vaporize a liquefied gas flowing through the liquefied
  • a vaporizer having a detour having a detour.
  • the hot water flow path of the hot water plate is formed so as to linearly connect the hot water flow path inlet and the hot water flow path outlet as a whole path, and the hot water flow path inlet is formed in a part of the path.
  • the vaporizer according to claim 1 further comprising the bypass portion that deviates from an imaginary straight line connecting the outlet of the liquefied gas flow channel and the hot water flow channel outlet.
  • a width of the bypass portion in the hot water plate is equal to or greater than a width of a formation region of the liquefied gas flow path inlet in the liquefied gas plate. 4.
  • the detour portion is a separation distance increasing portion formed to increase a separation distance from a virtual straight line connecting the hot water flow channel inlet and the hot water flow channel outlet when viewed along the flow direction of the hot water. And a separation distance constant section for keeping the separation distance from the virtual straight line constant; and a separation distance reducing section formed to reduce the separation distance from the virtual straight line. 4.
  • the vaporizer according to any one of 3. 5.
  • a width of the constant distance portion is equal to or greater than a width of a region where the liquefied gas flow path inlet is formed in the liquefied gas plate. 6. 6.
  • a plurality of hot water flow paths formed on the liquefied gas plate form a rectangular hot water flow path forming area, and the detour section extends from the rectangular hot water flow path forming area to the liquefied gas flow path. 8.
  • a liquefied gas channel is provided on the first metal plate, and a liquefied gas channel inlet communicating with one end of the liquefied gas channel is formed at one end of the plate, and at the other end of the plate.
  • a liquefied gas plate formed with a liquefied gas flow path outlet communicating with the other end of the liquefied gas flow path; a hot water flow path provided on a second metal plate;
  • a hot water flow path inlet formed at one end of the flow path and a hot water plate formed at the other end of the plate with a hot water flow path outlet connected to the other end of the hot water flow path are alternately laminated.
  • a plate laminate constituted by: A liquefied gas inflow header that is connected to a liquefied gas inflow portion where the plurality of liquefied gas flow channel inlets in the plate laminate are arranged, and distributes liquefied gas to the plurality of liquefied gas flow channel inlets, A gas outflow header that is connected to a gas outlet in which the plurality of liquefied gas passage outlets in the plate laminate are arranged, and merges gas from the plurality of liquefied gas passage outlets, A hot water inflow header that is connected to the hot water inflow portion where the plurality of hot water flow channel inlets in the plate laminate are arranged, and distributes hot water to the plurality of hot water flow channel inlets; A hot water outflow header that is connected to a hot water outflow portion in which the plurality of hot water flow path outlets in the plate laminate are arranged, and that joins hot water from the plurality of hot water flow path outlets; A vaporizer configured to vaporize a liquefied gas flowing through the liquefied
  • a plurality of the liquefied gas flow paths are branched from the flow path cross-sectional area enlarged portion,
  • the vaporizer according to claim 10 wherein the width of the flow path cross-sectional area enlarged portion is larger than the width of the plurality of liquefied gas flow paths arranged in parallel.
  • 12. The vaporizer according to any one of 9 to 11, wherein the flow path cross-sectional area enlargement portion is formed so as to gradually reduce the flow path cross-sectional area along a flow direction of the liquefied gas.
  • a liquefied gas channel is provided on the first metal plate, and a liquefied gas channel inlet communicating with one end of the liquefied gas channel is formed at one end of the plate, and at the other end of the plate.
  • a liquefied gas plate formed with a liquefied gas flow passage outlet communicating with the other end of the liquefied gas flow passage, a hot water flow passage provided on a second metal plate, and the hot water flow passage provided at one end of the plate;
  • a hot water flow path inlet formed at one end of the flow path and a hot water plate formed at the other end of the plate with a hot water flow path outlet connected to the other end of the hot water flow path are alternately laminated.
  • a plate laminate constituted by: A liquefied gas inflow header that is connected to a liquefied gas inflow portion where the plurality of liquefied gas flow channel inlets in the plate laminate are arranged, and distributes liquefied gas to the plurality of liquefied gas flow channel inlets, A gas outflow header that is connected to a gas outlet in which the plurality of liquefied gas passage outlets in the plate laminate are arranged, and merges gas from the plurality of liquefied gas passage outlets, A hot water inflow header that is connected to the hot water inflow portion where the plurality of hot water flow channel inlets in the plate laminate are arranged, and distributes hot water to the plurality of hot water flow channel inlets; A hot water outflow header that is connected to a hot water outflow portion in which the plurality of hot water flow path outlets in the plate laminate are arranged, and that joins hot water from the plurality of hot water flow path outlets; A vaporizer configured to vaporize a liquefied gas flowing through the liquefied
  • a vaporizer having an internal space functioning as a manifold through which heat flows and at least a part of a wall surface constituting the internal space is covered with a heat insulating member. 17. 17. The vaporizer according to the above 16, wherein the heat insulating member includes a space layer inside. 18. A liquefied gas channel is provided on the first metal plate, and a liquefied gas channel inlet communicating with one end of the liquefied gas channel is formed at one end of the plate, and at the other end of the plate.
  • a plate laminate constituted by: A liquefied gas inflow header that is connected to a liquefied gas inflow portion where the plurality of liquefied gas flow channel inlets in the plate laminate are arranged, and distributes liquefied gas to the plurality of liquefied gas flow channel inlets, A gas outflow header that is connected to a gas outlet where the plurality of liquefied gas passage outlets in the plate laminate are arranged, and merges the gas from the plurality of liquefied gas passage outlets, A hot water inflow header that is connected to the hot water inflow portion where the plurality of hot water flow channel inlets in the plate laminate are arranged, and distributes hot water to the plurality of hot water flow channel inlets; A hot water outflow header that is connected to a hot water outflow portion in which the plurality of hot water flow path outlets in the plate laminate are arranged, and that joins hot water from the plurality of hot water flow path outlets; A vaporizer configured to vaporize a liquefied gas flowing through the liquefied
  • the vaporizer having a liquefied gas flow path having a detour portion that detours on the other side divided by the virtual straight line in a path connecting the liquefied gas flow path inlet and the liquefied gas flow path outlet.
  • the liquefied gas flow path forms a rectangular liquefied gas flow path forming region on the liquefied gas plate,
  • the liquefied gas flow path is formed in a zigzag shape in the liquefied gas flow path forming area, 19.
  • a vaporizer capable of preventing deformation damage due to thermal stress. Further, according to the present invention, it is possible to provide a vaporizer that can reduce energy cost and installation cost for heating hot water.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a state in which a header is removed from a plate laminate included in the vaporizer of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a state in which a part of a plate laminate included in the vaporizer according to the first embodiment of the present invention is disassembled.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a state in which a part of a plate laminate included in the vaporizer according to the embodiment of the second invention is disassembled.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating an example of an enlarged channel cross-sectional area at the liquefied gas channel inlet of the vaporizer in FIG. 7.
  • FIG. 7 is a view for explaining another example of the flow path cross-sectional area enlarged portion at the liquefied gas flow path inlet of the vaporizer in FIG. 7.
  • FIG. 7 is a view for explaining still another example of an enlarged channel cross-sectional area at the liquefied gas channel inlet of the vaporizer in FIG. 7.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a state in which a part of a plate laminate included in a vaporizer according to an embodiment of the third invention is disassembled.
  • the figure explaining an example of the heat insulation member provided in the liquefied gas inflow header of the vaporizer of FIG. Exploded perspective view showing a state in which a part of a plate laminate provided in a vaporizer according to an embodiment of the fourth invention is disassembled.
  • the figure explaining the liquefied gas flow path of the liquefied gas plate with which the vaporizer of Drawing 15 is provided.
  • FIG. 3 is a view for explaining another example of a hot water flow path and a liquefied gas flow path of a vaporizer according to an embodiment using both the first and second inventions.
  • the inventors of the present application have intensively studied a vaporizer for vaporizing a liquefied gas, and have come to invent a new vaporizer.
  • the first to third inventions have been made to provide a vaporizer capable of preventing deformation damage due to thermal stress.
  • the fourth invention has been made.
  • These first to fourth inventions may be implemented alone, two or three of them may be used in combination, or all four inventions may be used in combination.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration of the vaporizer
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a state where a header is removed from a plate laminate provided in the vaporizer of FIG.
  • the vaporizer is configured to vaporize a liquefied gas by heat from warm water in the plate laminate 1 as shown in FIG.
  • the plate laminate 1 may be a laminate of a first metal plate and a second metal plate.
  • the plate laminate 1 has a liquefied gas inflow portion 12 for flowing a liquefied gas into the plate laminate 1 and a gas for producing a gas generated by vaporizing the liquefied gas from the plate laminate 1. And a gas outlet 13.
  • the liquefied gas inflow section 12 is disposed below the right side (bottom side) of the rectangular parallelepiped plate laminate 1, and the gas outflow section 13 is disposed above the left side (top side).
  • the liquefied gas inflow section 12 is connected to the liquefied gas inflow header 2, and the gas outflow section 13 is connected to the gas outflow header 3.
  • the plate laminate 1 has a hot water inflow portion 14 for flowing hot water into the plate laminate 1, and a hot water outflow portion 15 for flowing hot water from the plate laminate 1.
  • the hot water inflow portion 14 is arranged on the upper surface of the plate laminate 1 and the hot water outflow portion 15 is arranged on the bottom surface.
  • the warm water inflow header 14 is connected to the warm water inflow header 14, and the warm water outflow header 15 is connected to the warm water outflow header 5.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a state in which a part of the plate laminate provided in the vaporizer according to the first embodiment of the present invention is disassembled.
  • the plate laminate 1 is configured by alternately stacking a plurality of liquefied gas plates 6 and a plurality of hot water plates 7.
  • the liquefied gas plate 6 is a rectangular plate made of a metal such as stainless steel, for example.
  • the liquefied gas flow channel 61 is formed by a groove having a semicircular cross section (shown as a line in FIG. 3), and such a groove can be formed by processing such as etching.
  • the plurality of liquefied gas passages 61 are provided in the liquefied gas inflow section 12 at one end (the bottom side of the right side) of the liquefied gas plate 6 so as to communicate with one end of each of the plurality of liquefied gas passages 61. From the liquefied gas passage inlet 62 to the liquefied gas outlet 13 at the other end (upper left side) of the liquefied gas plate 6 so as to communicate with the other end of each of the plurality of liquefied gas passages 61.
  • the plurality of liquefied gas flow path outlets 63 are arranged in a zigzag manner so as to go from the bottom side to the top side while reciprocating between the right side and the left side of the liquefied gas plate 6.
  • the number of zigzag reciprocations in the liquefied gas flow channel 61 is not limited to the number of times shown (three and a half reciprocations), and can be set as appropriate.
  • the number of zigzag reciprocations is n and a half (n is an integer)
  • the liquefied gas channel inlet 62 is disposed on one of a pair of opposing sides of the liquefied gas plate 6,
  • the liquefied gas channel outlet 63 can be arranged on the other side of the pair of sides.
  • the number of reciprocating zigzags is n, the liquefied gas channel inlet 62 and the liquefied gas channel outlet 63 can be provided on one side of the liquefied gas plate 6.
  • the liquefied gas passage 61 is formed in a zigzag shape, the residence time of the liquefied gas in the plate laminate 1 is increased, and the liquefied gas can be sufficiently heated and vaporized.
  • the liquefied gas channel 61 does not necessarily have to be in a zigzag shape, but may be in a linear shape, for example.
  • the liquefied gas Since the liquefied gas is vaporized by heat from the hot water in the course of flowing through the liquefied gas channel 61, the liquefied gas is partially or entirely vaporized on the liquefied gas channel outlet 63 side of the liquefied gas channel 61.
  • the hot water plate 7 is a rectangular plate made of metal such as stainless steel, for example.
  • the hot water flow path 71 is formed by a groove (shown as a line in FIG. 3) having a semicircular cross section, and such a groove can be formed by processing such as etching.
  • the plurality of hot water flow paths 71 are provided from a plurality of hot water flow path inlets 72 provided at one end (upper side) of the hot water plate 7 so as to communicate with one end of each of the plurality of hot water flow paths 71.
  • the hot water outlet 7 at the other end (bottom) of the hot water plate 7 is juxtaposed to extend to a plurality of hot water flow path outlets 73 provided to communicate with the other ends of the plurality of hot water flow paths 71. Have been.
  • the temperature of the hot water at the hot water flow path outlet 73 side of the hot water flow path 71 may be lower than the temperature at the hot water flow path inlet 72. .
  • the upper portions of the grooves forming the liquefied gas flow channel 61 and the hot water flow channel 71 are sealed by the back surface of the plate stacked on the upper portions. Thereby, each groove forms an independent flow path.
  • the inner peripheral surfaces of the liquefied gas flow channel 61 and the hot water flow channel 71 after lamination have a semicircular portion derived from the inner peripheral surface of the groove and the back surface of the plate laminated on the upper portion of the groove. And a flat portion derived therefrom.
  • the method of bonding between layers (between plates) at the time of lamination is not particularly limited, and a known method can be used, and it is particularly preferable to use diffusion bonding.
  • the method of diffusion bonding is not particularly limited, and a known method can be used. For example, a plurality of plates are brought into close contact with each other, and a temperature before the plates reach plasticity (a temperature lower than the melting point of the material forming the plates). , And pressurized to the extent that plastic deformation does not occur as much as possible, and the plates can be pressed together by utilizing the diffusion of atoms generated between the joining surfaces.
  • the plate laminate 1 is configured by repeatedly laminating a set of three layers including a hot water plate 7, a liquefied gas plate 6, and a hot water plate 7, but is not limited to this example.
  • the plate laminate 1 may be any plate as long as the liquefied gas plate 6 and the hot water plate 7 are alternately laminated.
  • the plate laminate 1 may be formed by repeatedly laminating a set of two layers including, for example, a liquefied gas plate 6 and a hot water plate 7, or a hot water plate 7 -a liquefied gas plate 6 -a hot water plate 7 -a hot water plate 7. May be configured by repeatedly laminating a set of four layers consisting of
  • FIG. 4 is an enlarged view of a plate laminate included in the vaporizer according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is an enlarged view of a region indicated by reference numeral a in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a region indicated by reference numeral b in FIG. 3.
  • FIG. 4A which is an enlarged view of a region indicated by reference numeral a in FIG. 3, a plurality of plates are stacked in the liquefied gas inflow section 12 below the right side surface (bottom side) of the plate stack 1.
  • a plurality of liquefied gas flow path inlets 62 provided in the liquefied gas plate 6 are opened.
  • a plurality of liquefied gas flow path outlets 63 provided in the plurality of liquefied gas plates 6 are opened in the gas outflow portion 13 above (on the upper side of) the left side surface of the plate laminate 1. I do.
  • a plurality of hot water plates 7 are provided in the hot water inflow portion 14 on the upper surface of the plate laminate 1 as shown in FIG.
  • a plurality of hot water flow path inlets 72 open.
  • a plurality of hot water flow path outlets 73 provided in the plurality of hot water plates 7 are opened in the hot water outflow portion 15 on the bottom surface of the plate laminate 1.
  • the components of the plate laminate 1 are not limited to the liquefied gas plate 6 and the hot water plate 7, and other plates can be used together if necessary.
  • a plurality of end plates 8 in which no flow path is formed are further laminated on one end side and the other end side in the laminating direction of the plate laminate 1. By laminating the end plates 8, for example, the strength of the plate laminate 1 can be improved.
  • the present invention is not limited to this.
  • Various shapes such as a U-shape, a square shape, and the like can be given to the cross section of these flow paths.
  • the liquefied gas flow channel 61 and the hot water flow channel 71 may have the same or different flow channel cross-sectional areas. By making the cross-sectional area smaller, the liquefied gas flowing through the liquefied gas channel 61 can be efficiently heated.
  • the thickness of the liquefied gas plate 6 is provided to be smaller than the thickness of the hot water plate 7 is shown, but the present invention is not limited to this.
  • the liquefied gas plate 6 may have the same thickness as the hot water plate 7 or may be provided thicker than the hot water plate 7.
  • the liquefied gas inflow header 2 has a hollow semi-cylindrical shape, and has an inner space 21 functioning as a liquefied gas manifold, and an inflow port 22 for flowing liquefied gas from the outside into the inner space 21. I have.
  • the inflow port 22 is provided at the center in the longitudinal direction of the liquefied gas inflow header 2 and can connect a pipe (not shown) for supplying the liquefied gas.
  • the plurality of liquefied gas flow path inlets 62 are open to communicate with the internal space 21 of the liquefied gas inflow header 2. .
  • the liquefied gas inflow header 2 can distribute the liquefied gas to the plurality of liquefied gas flow path inlets 62 and allow the liquefied gas to flow therethrough.
  • the gas outflow header 3 has a hollow semi-cylindrical shape, and has an internal space 31 functioning as a gas manifold, and an outlet 32 for allowing gas from the internal space 31 to flow out.
  • the outflow port 32 is provided at the center in the longitudinal direction of the gas outflow header 3 and can connect a pipe (not shown) for discharging gas.
  • the plurality of liquefied gas flow path outlets 63 are opened so as to communicate with the internal space 31 of the gas outflow header 3. Thereby, the gas outflow header 3 can merge and flow out the gases from the plurality of liquefied gas flow path outlets 63.
  • the hot water inflow header 4 has a hollow semi-cylindrical shape, and has an internal space 41 functioning as a manifold of hot water, and an inflow port 42 for flowing hot water from the outside into the internal space 41.
  • the inflow port 42 is provided at a central portion in the longitudinal direction of the hot water inflow header 4 and can connect a pipe (not shown) for supplying hot water.
  • the hot water outflow header 5 has a hollow semi-cylindrical shape, and has an internal space 51 functioning as a manifold of hot water, and an outlet 52 for allowing hot water from the internal space 51 to flow out.
  • the outlet 52 is provided at a central portion in the longitudinal direction of the hot water outflow header 5 and can connect a pipe (not shown) for discharging hot water.
  • the liquefied gas inflow header 2, the gas outflow header 3, the hot water inflow header 4, and the hot water outflow header 5 can be made of metal such as stainless steel, for example. These headers can be fixed to the plate laminate 1 by, for example, welding or the like.
  • the liquefied gas stored in a tank (for example, an LNG tank) is supplied to the liquefied gas inflow header 2 by a pump (not shown).
  • a pump (not shown).
  • hot water from a hot water generator not shown is supplied to the hot water inflow header 4 by a pump not shown.
  • the liquefied gas supplied to the liquefied gas inflow header 2 flows into the liquefied gas flow channel 61 from the liquefied gas flow channel inlet 62 that opens to the liquefied gas flow port 12 of the plate laminate 1.
  • the hot water supplied to the hot water inflow header 4 flows into the hot water flow channel 71 from the hot water flow channel inlet 72 that opens to the hot water inflow portion 14 of the plate laminate 1.
  • the gas generated by the vaporization of the liquefied gas flows out to the gas outflow header 3 from the liquefied gas flow path outlet 63 opening to the gas outflow portion 13 of the plate laminate 1.
  • the gas from the gas outflow header 3 can be supplied to a gas combustion device such as a gas engine, for example.
  • the hot water after the heat exchange flows out to the hot water outflow header 5 from the hot water flow path outlet 73 opening to the hot water outflow portion 15 of the plate laminate 1.
  • the hot water from the hot water outflow header 5 can be returned to, for example, a hot water generation device, reheated, and then re-supplied to the hot water inflow header 4.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a hot water flow path and a liquefied gas flow path of the vaporizer in FIG.
  • FIG. 5A shows a plan view of the hot water plate 7
  • FIG. 5B shows a plan view of the liquefied gas plate 6.
  • the hot water flow path 71 extends from the hot water flow path inlet 72 at one end (upper side) of the hot water plate 7 to the other end (bottom side) of the hot water plate 7. ) Extends to the hot water flow path outlet 73.
  • the liquefied gas flow channel 61 is formed on the liquefied gas plate 6 from a liquefied gas flow channel inlet 62 at one end (the bottom side of the right side) of the liquefied gas plate 6.
  • the gas plate 6 extends in a zigzag manner to the liquefied gas flow path outlet 63 at the other end (upper side of the left side).
  • the hot water flow path 71 of the hot water plate 7 shown in FIG. 5 (a) is part of the path from the hot water flow path inlet 72 to the hot water flow path outlet 73, as shown in FIG.
  • the liquefied gas plate 6 has a bypass portion 74 formed so as to bypass the liquefied gas flow path inlet 62 side shown in FIG.
  • the hot water flow path 71 is formed so as to linearly connect the hot water flow path inlet 72 and the hot water flow path outlet 73 as a whole path, and the hot water flow path inlet It has a detour part 74 that deviates from a virtual straight line S connecting the 72 and the hot water flow path outlet 73 to detour the liquefied gas flow path inlet 62 side.
  • a plurality of hot water flow paths 71 arranged side by side on the liquefied gas plate 7 form a rectangular hot water flow path forming region ⁇ (a region surrounded by a dashed line), and the bypass portion 74 has a rectangular shape. Is provided so as to protrude toward the liquefied gas flow channel inlet 62 side from the hot water flow channel formation region ⁇ .
  • the hot water flow path 71 is formed as a completely straight line from the viewpoint of quickly replacing the hot water whose temperature has been lowered with the heating of the liquefied gas with new hot water and increasing the vaporization efficiency of the liquefied gas. Therefore, the bypass part 74 is not provided.
  • the vicinity of the liquefied gas channel inlet 62 is cooled by the low-temperature liquefied gas flowing into the liquefied gas channel inlet 62 of the liquefied gas plate 6.
  • the liquefied gas flowing into the liquefied gas flow path inlet 62 is still liquid, so that the vicinity of the liquefied gas flow path inlet 62 is significantly cooled.
  • the vicinity of the liquefied gas channel inlet 62 is easily locally supercooled. It has been found that due to this local supercooling, high thermal stress is generated in the vicinity of the liquefied gas channel inlet 62, and the plate laminate 1 is easily deformed and damaged.
  • the detour part 74 is formed so as to increase a separation distance from a virtual straight line S connecting the hot water flow path inlet 72 and the hot water flow path outlet 73 when viewed along the hot water flow direction.
  • the distance increasing unit 741 is inclined with respect to the virtual straight line S so as to increase the distance from the virtual straight line S.
  • the separation distance increasing portion 741 is linear, but is not limited thereto, and may have, for example, a curve or a bend.
  • the constant distance portion 742 is formed parallel to the virtual straight line S. It is preferable that the constant distance part 742 of the detour part 74 is disposed so as to be closest to the liquefied gas flow path inlet 62 of the liquefied gas plate 6 when the liquefied gas plate 6 and the hot water plate 7 are stacked. .
  • the ratio (L2 / L1) of the width L2 of the constant distance portion 742 to the entire width L1 of the detour portion 74 can be, for example, in the range of 0.05 to 0.9. Preferably, it can be in the range of 0.1 to 0.8.
  • the widths L1 and L2 are the widths in the direction along the virtual straight line S.
  • the separation distance reducing unit 743 is formed so as to be inclined with respect to the virtual straight line S so as to reduce the separation distance from the virtual straight line S.
  • the separation distance reducing portion 743 is linear, but the present invention is not limited to this, and may have, for example, a curve or a bend.
  • the width L1 of the detour portion 74 in the hot water plate 7 is preferably equal to or larger than the width W1 of the formation region of the plurality of liquefied gas flow path inlets 62 in the liquefied gas plate 6.
  • the width W1 is the parallel width of the plurality of liquefied gas passage inlets 62 when a plurality of liquefied gas passage inlets 62 are arranged in parallel, and the width W1 when the number of liquefied gas passage inlets 62 is one.
  • the width of one liquefied gas channel inlet 62 is the width of one liquefied gas channel inlet 62.
  • FIG. 6 is a view for explaining another example of the hot water flow path and the liquefied gas flow path of the vaporizer in FIG.
  • the width L2 of the constant distance portion 742 of the detour portion 74 in the hot water plate 7 shown in FIG. 5A is the same as the width L2 of the liquefied gas plate 6 shown in FIG.
  • the width L2 may be smaller or larger than the width W1.
  • the width L2 is equal to or greater than the width W1, and particularly preferably, the width L2 is greater than the width W1, as shown in FIG.
  • the width L2 of the fixed distance portion 742 in the hot water plate 7 shown in FIG. 6A is larger than the width W1 of the formation region of the plurality of liquefied gas flow path inlets 62 in the liquefied gas plate 6 shown in FIG. It is formed large.
  • the vicinity of the liquefied gas channel inlet 62 is more efficiently heated, so that generation of thermal stress is further prevented, and deformation and damage of the plate laminate 1 are further prevented.
  • the detour part 74 has the fixed distance part 742 is mainly described, but the present invention is not limited to this, and the constant distance part 742 may be omitted. If the constant distance portion 742 is omitted, the portion of the detour portion 74 that is the most distant from the virtual straight line S is the liquefied gas plate 6 when the liquefied gas plate 6 and the hot water plate 7 are stacked. It is preferable to dispose it so as to be closest to the liquefied gas flow path inlet 62 of FIG.
  • the ratio (L1 / L3) of the width L1 of the bypass part 74 to the linear distance L3 from the hot water flow path inlet 72 to the hot water flow path outlet 73 is not particularly limited, but the lower limit is sufficient for the vicinity of the liquefied gas flow path inlet 62. From the viewpoint of heating, it is preferably 0.05 or more, 0.1 or more, and more preferably 0.2 or more. In addition, the upper limit is preferably 0.7 or less, 0.5 or less, and more preferably 0.3 or less from the viewpoint of increasing the linearity of the hot water flow path 71 and maintaining good vaporization efficiency.
  • the interval between the plurality of hot water flow paths 71 is expanded in the bypass part 74. Further, the intervals between the plurality of hot water flow paths 71 in the bypass part 74 are preferably equal. Thereby, while forming the bypass part 74, the plurality of hot water flow paths 71 can be uniformly arranged on the hot water plate, and the liquefied gas can be efficiently heated.
  • the interval is an interval in a direction perpendicular to the virtual straight line S.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration of the vaporizer
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a state where a header is removed from a plate laminate provided in the vaporizer of FIG.
  • the vaporizer is configured to vaporize a liquefied gas by heat from warm water in the plate laminate 1 as shown in FIG.
  • the plate laminate 1 may be a laminate of a first metal plate and a second metal plate.
  • the plate laminate 1 has a liquefied gas inflow portion 12 for flowing a liquefied gas into the plate laminate 1 and a gas for producing a gas generated by vaporizing the liquefied gas from the plate laminate 1. And a gas outlet 13.
  • the liquefied gas inflow section 12 is disposed below the right side (bottom side) of the rectangular parallelepiped plate laminate 1, and the gas outflow section 13 is disposed above the left side (top side).
  • the liquefied gas inflow section 12 is connected to the liquefied gas inflow header 2, and the gas outflow section 13 is connected to the gas outflow header 3.
  • the plate laminate 1 has a hot water inflow portion 14 for flowing hot water into the plate laminate 1, and a hot water outflow portion 15 for flowing hot water from the plate laminate 1.
  • the hot water inflow portion 14 is arranged on the upper surface of the plate laminate 1 and the hot water outflow portion 15 is arranged on the bottom surface.
  • the warm water inflow header 14 is connected to the warm water inflow header 14, and the warm water outflow header 15 is connected to the warm water outflow header 5.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing a state in which a part of the plate laminate provided in the vaporizer according to the second embodiment of the present invention is disassembled.
  • the plate laminate 1 is configured by alternately stacking a plurality of liquefied gas plates 6 and a plurality of hot water plates 7.
  • the liquefied gas plate 6 is a rectangular plate made of a metal such as stainless steel, for example.
  • the liquefied gas flow channel 61 is formed by a groove having a semicircular cross section (shown as a line in FIG. 7), and the groove can be formed by processing such as etching.
  • the plurality of liquefied gas channels 61 are provided in the liquefied gas inflow section 12 at one end (the bottom side of the right side) of the liquefied gas plate 6 so as to communicate with one end of each of the plurality of liquefied gas channels 61.
  • Liquefaction provided from the gas passage inlet 62 to the liquefied gas outlet 13 at the other end (upper left side) of the liquefied gas plate 6 so as to communicate with the other end of each of the plurality of liquefied gas passages 61.
  • the liquefied gas plate 6 is arranged in a zigzag manner from the bottom side to the top side while reciprocating between the right side and the left side of the liquefied gas plate 6 up to the gas flow path outlet 63.
  • the number of zigzag reciprocations in the liquefied gas flow channel 61 is not limited to the number of times shown (three and a half reciprocations), and can be set as appropriate.
  • the number of zigzag reciprocations is n and a half (n is an integer)
  • the liquefied gas channel inlet 62 is disposed on one of a pair of opposing sides of the liquefied gas plate 6,
  • the liquefied gas channel outlet 63 can be arranged on the other side of the pair of sides.
  • the number of reciprocating zigzags is n, the liquefied gas channel inlet 62 and the liquefied gas channel outlet 63 can be provided on one side of the liquefied gas plate 6.
  • the liquefied gas passage 61 is formed in a zigzag shape, the residence time of the liquefied gas in the plate laminate 1 is increased, and the liquefied gas can be sufficiently heated and vaporized.
  • the liquefied gas channel 61 does not necessarily have to be in a zigzag shape, but may be in a linear shape, for example.
  • the liquefied gas Since the liquefied gas is vaporized by heat from the hot water in the course of flowing through the liquefied gas channel 61, the liquefied gas is partially or entirely vaporized on the liquefied gas channel outlet 63 side of the liquefied gas channel 61.
  • the hot water plate 7 is a rectangular plate made of metal such as stainless steel, for example.
  • the hot water flow path 71 is constituted by a groove (shown as a line in FIG. 7) having a semicircular cross section, and such a groove can be formed by processing such as etching.
  • the plurality of hot water flow paths 71 are provided from a plurality of hot water flow path inlets 72 provided at one end (upper side) of the hot water plate 7 so as to communicate with one end of each of the plurality of hot water flow paths 71.
  • a plurality of hot water flow path outlets 73 provided in the hot water outflow portion 15 at the other end (bottom side) of the hot water plate 7 so as to communicate with the other ends of the plurality of hot water flow paths 71, respectively. Is established.
  • the hot water flow path 71 Since the hot water flow path 71 is formed in a straight line, the residence time of the hot water in the plate laminate 1 is shortened. Therefore, the hot water whose temperature has decreased due to the heating of the liquefied gas is quickly replaced with new hot water. As a result, the heating efficiency of the liquefied gas can be increased.
  • the hot water flow path 71 does not necessarily have to be linear, and may be, for example, zigzag.
  • the temperature of the hot water at the hot water flow path outlet 73 side of the hot water flow path 71 may be lower than the temperature at the hot water flow path inlet 72. .
  • the upper portions of the grooves forming the liquefied gas flow channel 61 and the hot water flow channel 71 are sealed by the back surface of the plate stacked on the upper portions. Thereby, each groove forms an independent flow path.
  • the inner peripheral surfaces of the liquefied gas flow channel 61 and the hot water flow channel 71 after lamination have a semicircular portion derived from the inner peripheral surface of the groove and the back surface of the plate laminated on the upper portion of the groove. And a flat portion derived therefrom.
  • the method of bonding between layers (between plates) at the time of lamination is not particularly limited, and a known method can be used, and it is particularly preferable to use diffusion bonding.
  • the method of diffusion bonding is not particularly limited, and a known method can be used. For example, a plurality of plates are brought into close contact with each other, and a temperature before the plates reach plasticity (a temperature lower than the melting point of the material forming the plates). , And pressurized to the extent that plastic deformation does not occur as much as possible, and the plates can be pressed together by utilizing the diffusion of atoms generated between the joining surfaces.
  • the plate laminate 1 is configured by repeatedly laminating a set of three layers including a hot water plate 7, a liquefied gas plate 6, and a hot water plate 7, but is not limited to this example.
  • the plate laminate 1 may be any plate as long as the liquefied gas plate 6 and the hot water plate 7 are alternately laminated.
  • the plate laminate 1 may be formed by repeatedly laminating a set of two layers including, for example, a liquefied gas plate 6 and a hot water plate 7, or a hot water plate 7 -a liquefied gas plate 6 -a hot water plate 7 -a hot water plate 7. May be configured by repeatedly laminating a set of four layers consisting of
  • FIG. 8 is an enlarged view of a plate laminate included in the vaporizer according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 8A is an enlarged view of a region indicated by a symbol a in FIG.
  • FIG. 8 is an enlarged view of a region indicated by reference numeral b in FIG. 7.
  • FIG. 8A which is an enlarged view of a region indicated by reference numeral a in FIG. 7, a plurality of plates are stacked in the liquefied gas inflow portion 12 below the right side surface (bottom side) of the plate stack 1.
  • the liquefied gas flow path inlet 62 of the liquefied gas plate 6 of this embodiment is opened.
  • a plurality of liquefied gas flow path outlets 63 provided in the plurality of liquefied gas plates 6 are opened in the gas outflow portion 13 above (on the upper side of) the left side surface of the plate laminate 1. I do.
  • a plurality of hot water plates 7 are provided in the hot water inflow portion 14 on the upper surface of the plate laminate 1 as shown in FIG.
  • a plurality of hot water flow path inlets 72 open.
  • a plurality of hot water flow path outlets 73 provided in the plurality of hot water plates 7 are opened in the hot water outflow portion 15 on the bottom surface of the plate laminate 1.
  • the components of the plate laminate 1 are not limited to the liquefied gas plate 6 and the hot water plate 7, and other plates can be used together if necessary.
  • a plurality of end plates 8 in which no flow path is formed are further laminated on one end side and the other end side in the laminating direction of the plate laminate 1. By laminating the end plates 8, for example, the strength of the plate laminate 1 can be improved.
  • the present invention is not limited to this.
  • Various shapes such as a U-shape, a square shape, and the like can be given to the cross section of these flow paths.
  • the liquefied gas flow channel 61 and the hot water flow channel 71 may have the same or different flow channel cross-sectional areas. By making the cross-sectional area smaller, the liquefied gas flowing through the liquefied gas channel 61 can be efficiently heated.
  • the thickness of the liquefied gas plate 6 is provided to be smaller than the thickness of the hot water plate 7 is shown, but the present invention is not limited to this.
  • the liquefied gas plate 6 may have the same thickness as the hot water plate 7 or may be provided thicker than the hot water plate 7.
  • the liquefied gas inflow header 2 has a hollow semi-cylindrical shape, and has an inner space 21 functioning as a liquefied gas manifold, and an inflow port 22 for flowing liquefied gas from the outside into the inner space 21. I have.
  • the inflow port 22 is provided at the center in the longitudinal direction of the liquefied gas inflow header 2 and can connect a pipe (not shown) for supplying the liquefied gas.
  • the plurality of liquefied gas flow path inlets 62 are open to communicate with the internal space 21 of the liquefied gas inflow header 2. .
  • the liquefied gas inflow header 2 can distribute the liquefied gas to the plurality of liquefied gas flow path inlets 62 and allow the liquefied gas to flow therethrough.
  • the gas outflow header 3 has a hollow semi-cylindrical shape, and has an internal space 31 functioning as a gas manifold, and an outlet 32 for allowing gas from the internal space 31 to flow out.
  • the outflow port 32 is provided at the center in the longitudinal direction of the gas outflow header 3 and can connect a pipe (not shown) for discharging gas.
  • the plurality of liquefied gas flow path outlets 63 are opened so as to communicate with the internal space 31 of the gas outflow header 3. Thereby, the gas outflow header 3 can merge and flow out the gases from the plurality of liquefied gas flow path outlets 63.
  • the hot water inflow header 4 has a hollow semi-cylindrical shape, and has an internal space 41 functioning as a manifold of hot water, and an inflow port 42 for flowing hot water from the outside into the internal space 41.
  • the inflow port 42 is provided at a central portion in the longitudinal direction of the hot water inflow header 4 and can connect a pipe (not shown) for supplying hot water.
  • the hot water outflow header 5 has a hollow semi-cylindrical shape, and has an internal space 51 functioning as a manifold of hot water, and an outlet 52 for allowing hot water from the internal space 51 to flow out.
  • the outlet 52 is provided at a central portion in the longitudinal direction of the hot water outflow header 5 and can connect a pipe (not shown) for discharging hot water.
  • the liquefied gas inflow header 2, the gas outflow header 3, the hot water inflow header 4, and the hot water outflow header 5 can be made of metal such as stainless steel, for example. These headers can be fixed to the plate laminate 1 by, for example, welding or the like.
  • the liquefied gas stored in a tank (for example, an LNG tank) is supplied to the liquefied gas inflow header 2 by a pump (not shown).
  • a pump (not shown).
  • hot water from a hot water generator not shown is supplied to the hot water inflow header 4 by a pump not shown.
  • the liquefied gas supplied to the liquefied gas inflow header 2 flows into the liquefied gas flow channel 61 from the liquefied gas flow channel inlet 62 that opens to the liquefied gas flow port 12 of the plate laminate 1.
  • the hot water supplied to the hot water inflow header 4 flows into the hot water flow channel 71 from the hot water flow channel inlet 72 that opens to the hot water inflow portion 14 of the plate laminate 1.
  • the gas generated by the vaporization of the liquefied gas flows out to the gas outflow header 3 from the liquefied gas flow path outlet 63 opening to the gas outflow portion 13 of the plate laminate 1.
  • the gas from the gas outflow header 3 can be supplied to a gas combustion device such as a gas engine, for example.
  • the hot water after the heat exchange flows out to the hot water outflow header 5 from the hot water flow path outlet 73 opening to the hot water outflow portion 15 of the plate laminate 1.
  • the hot water from the hot water outflow header 5 can be returned to, for example, a hot water generation device, reheated, and then supplied to the hot water inflow header 4 again.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating an example of an enlarged channel cross-sectional area at the liquefied gas channel inlet of the vaporizer in FIG. 7.
  • the liquefied gas flow path inlet 62 of the liquefied gas plate 6 has a flow path having a flow cross-sectional area larger than the flow cross-sectional area of the liquefied gas flow path 61.
  • the area enlargement part ⁇ is provided.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a comparative example of the vaporizer in FIG.
  • the flow path cross-sectional area enlarged portion ⁇ is not provided, and the plurality of liquefied gas flow
  • the vicinity of the liquefied gas passage inlet 62 is cooled by the low-temperature liquefied gas flowing into the liquefied gas passage inlet 62.
  • the liquefied gas flowing into the liquefied gas flow path inlet 62 is still liquid, so that the vicinity of the liquefied gas flow path inlet 62 is significantly cooled.
  • the vicinity of the liquefied gas channel inlet 62 is easily locally supercooled. It has been found that the local supercooling generates a high thermal stress in the vicinity of the liquefied gas channel inlet 62, and the plate laminate is easily deformed and damaged.
  • the flow rate of the low-temperature liquefied gas is kept low in the flow path cross-sectional area enlarged portion ⁇ having a large flow cross-sectional area, and the convective heat transfer is reduced. Therefore, a heat insulating effect is obtained. This prevents overcooling near the liquefied gas flow path inlet 62. As a result, generation of thermal stress is prevented, and deformation and damage of the plate laminate 1 are prevented.
  • the inner peripheral surface of the flow path cross-sectional area enlarged portion ⁇ is constituted by a groove formed in the liquefied gas plate 6 and a back surface of the hot water plate 7 laminated on the groove.
  • the liquefied gas in the enlarged flow path cross-sectional area ⁇ is heated by the heat from the hot water plate 7. It is easier to perform the cooling operation, and the supercooling near the liquefied gas channel inlet 62 is further prevented.
  • the plurality of liquefied gas flow paths 61 are branched from the flow path cross-sectional area enlarged section ⁇ , and the flow path cross-sectional area expanded section ⁇ is calculated from the sum of the flow cross-sectional areas of the plurality of liquefied gas flow paths 61. Also have a large channel cross-sectional area. Thereby, the flow path cross-sectional area of the flow path cross-sectional area expansion portion ⁇ can be suitably increased.
  • the flow path cross-sectional area enlarged portion ⁇ is formed so as to increase the flow path cross-sectional area at least in the plane direction of the liquefied gas plate 6. It is particularly preferable that the flow path cross-sectional area enlarged portion ⁇ is formed such that the width W1 of the formation region of the liquefied gas flow path inlet 62 is larger than the width W2 of the plurality of liquefied gas flow paths 61 arranged side by side. Thereby, the flow path cross-sectional area of the flow path cross-sectional area expansion portion ⁇ can be suitably increased.
  • the width W1 is the parallel width of the plurality of liquefied gas passage inlets 62 when a plurality of liquefied gas passage inlets 62 are arranged in parallel, and the width W1 when the number of liquefied gas passage inlets 62 is one.
  • the width of one liquefied gas channel inlet 62 is the parallel width of the plurality of liquefied gas passage inlets 62 when a plurality of liquefied gas passage inlets 62 are arranged in parallel, and the width W1 when the number of liquefied gas passage inlets 62 is one. The width of one liquefied gas channel inlet 62.
  • the flow path cross-sectional area enlarged portion ⁇ is formed so as to gradually reduce the flow path cross-sectional area along the flow direction of the liquefied gas.
  • the pressure loss of the liquefied gas can be reduced as compared with a case where the flow path cross-sectional area is rapidly changed.
  • the depth of the enlarged channel cross-sectional area ⁇ (depth in the thickness direction of the liquefied gas plate 6) is preferably smaller than the thickness of the liquefied gas plate 6.
  • the back surface of the liquefied gas plate 6 can be joined to the surface of another plate (for example, a hot water plate 7) laminated on the liquefied gas plate 6, and the joining strength between the plates constituting the plate laminate 1 Can be improved.
  • FIG. 10 is a view for explaining another example of the enlarged channel cross-sectional area at the liquefied gas channel inlet of the vaporizer in FIG.
  • the depth of the flow path cross-sectional area enlarged portion ⁇ is not limited to less than the thickness of the liquefied gas plate 6, and may be equal to the thickness of the liquefied gas plate 6, for example, as shown in FIG.
  • the flow path cross-sectional area enlarged portion ⁇ may be provided so as to cut out from the front surface to the back surface of the liquefied gas plate 6.
  • the inner peripheral surface of the flow path cross-sectional area enlarged portion ⁇ is stacked on the side wall constituted by the liquefied gas plate 6, the back surface of the hot water plate 7 stacked on the upper side of the side wall, and the lower portion of the side wall. And the surface of the hot water plate 7.
  • FIG. 11 is a view for explaining still another example of the flow path cross-sectional area enlarged portion at the liquefied gas flow path inlet of the vaporizer in FIG.
  • the plurality of liquefied gas flow paths 61 may have a plurality of liquefied gas flow path inlets 62 at one end of the liquefied gas plate 6 in a state independent of each other.
  • the flow path cross-sectional area expanding portion ⁇ increases the flow path cross-sectional area in the plane direction of the liquefied gas plate 6 has been mainly described, but the present invention is not limited to this.
  • the flow channel cross-sectional area expanding portion ⁇ may increase the flow channel cross-sectional area by notching the liquefied gas plate 6 deep in the thickness direction.
  • the flow path cross-sectional area enlarged portion ⁇ may be formed so as to increase the flow path cross-sectional area in both the plane direction and the thickness direction of the liquefied gas plate 6.
  • the flow path cross-sectional area expansion portion ⁇ preferably increases the flow path cross-sectional area at least in the plane direction of the liquefied gas plate 6, whereby the flow path cross-sectional area can be efficiently increased and the strength of the liquefied gas plate 6 is increased. Drop can be prevented.
  • the method of forming the flow path cross-sectional area enlarged portion ⁇ is not particularly limited, and can be formed by, for example, etching or the like.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration of the vaporizer
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a state where a header is removed from a plate laminate provided in the vaporizer of FIG.
  • the vaporizer is configured to vaporize a liquefied gas by heat from warm water in the plate laminate 1 as shown in FIG.
  • the plate laminate 1 may be a laminate of a first metal plate and a second metal plate.
  • the plate laminate 1 has a liquefied gas inflow portion 12 for flowing a liquefied gas into the plate laminate 1 and a gas for producing a gas generated by vaporizing the liquefied gas from the plate laminate 1. And a gas outlet 13.
  • the liquefied gas inflow section 12 is disposed below the right side (bottom side) of the rectangular parallelepiped plate laminate 1, and the gas outflow section 13 is disposed above the left side (top side).
  • the liquefied gas inflow section 12 is connected to the liquefied gas inflow header 2, and the gas outflow section 13 is connected to the gas outflow header 3.
  • the plate laminate 1 has a hot water inflow portion 14 for flowing hot water into the plate laminate 1, and a hot water outflow portion 15 for flowing hot water from the plate laminate 1.
  • the hot water inflow portion 14 is arranged on the upper surface of the plate laminate 1 and the hot water outflow portion 15 is arranged on the bottom surface.
  • the warm water inflow header 14 is connected to the warm water inflow header 14, and the warm water outflow header 15 is connected to the warm water outflow header 5.
  • FIG. 13 is an exploded perspective view showing a state in which a part of the plate laminate provided in the vaporizer according to the third embodiment of the present invention is disassembled.
  • the plate laminate 1 is configured by alternately stacking a plurality of liquefied gas plates 6 and a plurality of hot water plates 7.
  • the liquefied gas plate 6 is a rectangular plate made of a metal such as stainless steel, for example.
  • the liquefied gas flow channel 61 is formed by a groove having a semicircular cross section (shown as a line in FIG. 13), and the groove can be formed by processing such as etching.
  • the plurality of liquefied gas passages 61 are provided in the liquefied gas inflow section 12 at one end (the bottom side of the right side) of the liquefied gas plate 6 so as to communicate with one end of each of the plurality of liquefied gas passages 61. From the liquefied gas passage inlet 62 to the liquefied gas outlet 13 at the other end (upper left side) of the liquefied gas plate 6 so as to communicate with the other end of each of the plurality of liquefied gas passages 61.
  • the plurality of liquefied gas flow path outlets 63 are arranged in a zigzag manner so as to go from the bottom side to the top side while reciprocating between the right side and the left side of the liquefied gas plate 6.
  • the number of zigzag reciprocations in the liquefied gas flow channel 61 is not limited to the number of times shown (three and a half reciprocations), and can be set as appropriate.
  • the number of zigzag reciprocations is n and a half (n is an integer)
  • the liquefied gas channel inlet 62 is disposed on one of a pair of opposing sides of the liquefied gas plate 6,
  • the liquefied gas channel outlet 63 can be arranged on the other side of the pair of sides.
  • the number of reciprocating zigzags is n, the liquefied gas channel inlet 62 and the liquefied gas channel outlet 63 can be provided on one side of the liquefied gas plate 6.
  • the liquefied gas passage 61 is formed in a zigzag shape, the residence time of the liquefied gas in the plate laminate 1 is increased, and the liquefied gas can be sufficiently heated and vaporized.
  • the liquefied gas channel 61 does not necessarily have to be in a zigzag shape, but may be in a linear shape, for example.
  • the liquefied gas Since the liquefied gas is vaporized by heat from the hot water in the course of flowing through the liquefied gas channel 61, the liquefied gas is partially or entirely vaporized on the liquefied gas channel outlet 63 side of the liquefied gas channel 61.
  • the hot water plate 7 is a rectangular plate made of metal such as stainless steel, for example.
  • the hot water flow path 71 is constituted by a groove (shown as a line in FIG. 13) having a semicircular cross section, and such a groove can be formed by processing such as etching.
  • the plurality of hot water flow paths 71 are provided from a plurality of hot water flow path inlets 72 provided at one end (upper side) of the hot water plate 7 so as to communicate with one end of each of the plurality of hot water flow paths 71.
  • a plurality of hot water flow path outlets 73 provided in the hot water outflow portion 15 at the other end (bottom side) of the hot water plate 7 so as to communicate with the other ends of the plurality of hot water flow paths 71, respectively. Is established.
  • the hot water flow path 71 Since the hot water flow path 71 is formed in a straight line, the residence time of the hot water in the plate laminate 1 is shortened. Therefore, the hot water whose temperature has decreased due to the heating of the liquefied gas is quickly replaced with new hot water. As a result, the heating efficiency of the liquefied gas can be increased.
  • the hot water flow path 71 does not necessarily have to be linear, and may be, for example, zigzag.
  • the temperature of the hot water at the hot water flow path outlet 73 side of the hot water flow path 71 may be lower than the temperature at the hot water flow path inlet 72. .
  • the upper portions of the grooves forming the liquefied gas flow channel 61 and the hot water flow channel 71 are sealed by the back surface of the plate stacked on the upper portions. Thereby, each groove forms an independent flow path.
  • the inner peripheral surfaces of the liquefied gas flow channel 61 and the hot water flow channel 71 after lamination have a semicircular portion derived from the inner peripheral surface of the groove and the back surface of the plate laminated on the upper portion of the groove. And a flat portion derived therefrom.
  • the method of bonding between layers (between plates) at the time of lamination is not particularly limited, and a known method can be used, and it is particularly preferable to use diffusion bonding.
  • the method of diffusion bonding is not particularly limited, and a known method can be used. For example, a plurality of plates are brought into close contact with each other, and a temperature before the plates reach plasticity (a temperature lower than the melting point of the material forming the plates). , And pressurized to the extent that plastic deformation does not occur as much as possible, and the plates can be pressed together by utilizing the diffusion of atoms generated between the joining surfaces.
  • the plate laminate 1 is configured by repeatedly laminating a set of three layers including a hot water plate 7, a liquefied gas plate 6, and a hot water plate 7, but is not limited to this example.
  • the plate laminate 1 may be any plate as long as the liquefied gas plate 6 and the hot water plate 7 are alternately laminated.
  • the plate laminate 1 may be formed by repeatedly laminating a set of two layers including, for example, a liquefied gas plate 6 and a hot water plate 7, or a hot water plate 7 -a liquefied gas plate 6 -a hot water plate 7 -a hot water plate 7. May be configured by repeatedly laminating a set of four layers consisting of
  • FIG. 4 is an enlarged view of a plate laminate included in the vaporizer according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is an enlarged view of a region indicated by reference numeral a in FIG.
  • FIG. 14 is an enlarged view of a region indicated by reference numeral b in FIG. 13.
  • FIG. 4A which is an enlarged view of a region indicated by reference numeral a in FIG. 13
  • a plurality of plates are stacked on the liquefied gas inflow portion 12 below the right side surface (bottom side) of the plate stack 1.
  • a plurality of liquefied gas flow path inlets 62 provided in the liquefied gas plate 6 are opened.
  • a plurality of liquefied gas flow path outlets 63 provided in the plurality of liquefied gas plates 6 are opened in the gas outflow portion 13 above (on the upper side of) the left side surface of the plate laminate 1. I do.
  • a plurality of hot water plates 7 are provided in the hot water inflow portion 14 on the upper surface of the plate laminate 1 as shown in FIG.
  • a plurality of hot water flow path inlets 72 open.
  • a plurality of hot water flow path outlets 73 provided in the plurality of hot water plates 7 are opened in the hot water outflow portion 15 on the bottom surface of the plate laminate 1.
  • the components of the plate laminate 1 are not limited to the liquefied gas plate 6 and the hot water plate 7, and other plates can be used together if necessary.
  • a plurality of end plates 8 in which no flow path is formed are further laminated on one end side and the other end side in the laminating direction of the plate laminate 1. By laminating the end plates 8, for example, the strength of the plate laminate 1 can be improved.
  • the present invention is not limited to this.
  • Various shapes such as a U-shape, a square shape, and the like can be given to the cross section of these flow paths.
  • the liquefied gas flow channel 61 and the hot water flow channel 71 may have the same or different flow channel cross-sectional areas. By making the cross-sectional area smaller, the liquefied gas flowing through the liquefied gas channel 61 can be efficiently heated.
  • the thickness of the liquefied gas plate 6 is provided to be smaller than the thickness of the hot water plate 7 is shown, but the present invention is not limited to this.
  • the liquefied gas plate 6 may have the same thickness as the hot water plate 7 or may be provided thicker than the hot water plate 7.
  • the liquefied gas inflow header 2 has a hollow semi-cylindrical shape, and has an inner space 21 functioning as a liquefied gas manifold, and an inflow port 22 for flowing liquefied gas from the outside into the inner space 21. I have.
  • the inflow port 22 is provided at the center in the longitudinal direction of the liquefied gas inflow header 2 and can connect a pipe (not shown) for supplying the liquefied gas.
  • the plurality of liquefied gas flow path inlets 62 are open to communicate with the internal space 21 of the liquefied gas inflow header 2. .
  • the liquefied gas inflow header 2 can distribute the liquefied gas to the plurality of liquefied gas flow path inlets 62 and allow the liquefied gas to flow therethrough.
  • the gas outflow header 3 has a hollow semi-cylindrical shape, and has an internal space 31 functioning as a gas manifold, and an outlet 32 for allowing gas from the internal space 31 to flow out.
  • the outflow port 32 is provided at the center in the longitudinal direction of the gas outflow header 3 and can connect a pipe (not shown) for discharging gas.
  • the plurality of liquefied gas flow path outlets 63 are opened so as to communicate with the internal space 31 of the gas outflow header 3. Thereby, the gas outflow header 3 can merge and flow out the gases from the plurality of liquefied gas flow path outlets 63.
  • the hot water inflow header 4 has a hollow semi-cylindrical shape, and has an internal space 41 functioning as a manifold of hot water, and an inflow port 42 for flowing hot water from the outside into the internal space 41.
  • the inflow port 42 is provided at a central portion in the longitudinal direction of the hot water inflow header 4 and can connect a pipe (not shown) for supplying hot water.
  • the hot water outflow header 5 has a hollow semi-cylindrical shape, and has an internal space 51 functioning as a manifold of hot water, and an outlet 52 for allowing hot water from the internal space 51 to flow out.
  • the outlet 52 is provided at a central portion in the longitudinal direction of the hot water outflow header 5 and can connect a pipe (not shown) for discharging hot water.
  • the liquefied gas inflow header 2, the gas outflow header 3, the hot water inflow header 4, and the hot water outflow header 5 can be made of metal such as stainless steel, for example. These headers can be fixed to the plate laminate 1 by, for example, welding or the like.
  • the liquefied gas stored in a tank (for example, an LNG tank) is supplied to the liquefied gas inflow header 2 by a pump (not shown).
  • a pump (not shown).
  • hot water from a hot water generator not shown is supplied to the hot water inflow header 4 by a pump not shown.
  • the liquefied gas supplied to the liquefied gas inflow header 2 flows into the liquefied gas flow channel 61 from the liquefied gas flow channel inlet 62 that opens to the liquefied gas flow port 12 of the plate laminate 1.
  • the hot water supplied to the hot water inflow header 4 flows into the hot water flow channel 71 from the hot water flow channel inlet 72 that opens to the hot water inflow portion 14 of the plate laminate 1.
  • the gas generated by the vaporization of the liquefied gas flows out to the gas outflow header 3 from the liquefied gas flow path outlet 63 opening to the gas outflow portion 13 of the plate laminate 1.
  • the gas from the gas outflow header 3 can be supplied to a gas combustion device such as a gas engine, for example.
  • the hot water after the heat exchange flows out to the hot water outflow header 5 from the hot water flow path outlet 73 opening to the hot water outflow portion 15 of the plate laminate 1.
  • the hot water from the hot water outflow header 5 can be returned to, for example, a hot water generation device, reheated, and then re-supplied to the hot water inflow header 4.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a heat insulating member provided on the liquefied gas inflow header of the vaporizer in FIG.
  • the wall surface constituting the internal space 21 of the liquefied gas inflow header 2 is covered with a heat insulating member 23 as shown in FIG.
  • the liquefied gas inflow header 2 itself is directly cooled by the low-temperature liquefied gas flowing through the internal space 21 of the liquefied gas inflow header 2.
  • the liquefied gas inflow header 2 is significantly cooled because the liquefied gas in the internal space 21 of the liquefied gas inflow header 2 is still liquid.
  • the cooling is transmitted to the liquefied gas inflow portion 12 (near the liquefied gas channel inlet 62) of the plate laminate 1 to which the liquefied gas inflow header 2 is connected.
  • the vicinity of the liquefied gas flow path inlet 62 is cooled by the low-temperature liquefied gas flowing into the liquefied gas flow path inlet 62 and cooled by the liquefied gas inflow header 2, and is easily locally supercooled. It has been found that due to this local supercooling, high thermal stress is generated in the vicinity of the liquefied gas channel inlet 62, and the plate laminate 1 is easily deformed and damaged.
  • the wall surface of the internal space 21 of the liquefied gas inflow header 2 is covered with the heat insulating member 21, the liquefied gas flowing through the internal space 21 of the liquefied gas inflow header 2 is introduced.
  • the header 2 itself is prevented from being directly cooled.
  • local supercooling near the liquefied gas channel inlet 62 is prevented.
  • generation of thermal stress is prevented, and deformation and damage of the plate laminate 1 are prevented.
  • the heat insulating member 23 is made of a material having a lower thermal conductivity than the material of the liquefied gas inflow header 2.
  • a material of the heat insulating member 23 for example, a metal can be used, and it is preferable that the metal has a lower thermal conductivity than the metal constituting the liquefied gas inflow header 2.
  • a polymer material such as resin or rubber may be used.
  • the heat insulating member 23 includes the space layer 24 inside, so that the heat insulating effect can be further improved.
  • the space layer 24 may be a vacuum, or may be filled with a fluid such as air, a heat insulating material, or the like.
  • the method of fixing the heat insulating member 23 to the inner surface of the liquefied gas inflow header 2 is not particularly limited, and can be fixed by, for example, welding, diffusion bonding, an adhesive, or the like.
  • the heat insulating member 23 by providing the heat insulating member 23 with the through flow channel 25 penetrating the heat insulating member, the entire wall surface of the internal space 21 is covered with the heat insulating member 23, and the inflow port is formed through the through flow channel 25.
  • the liquefied gas from 22 is configured to be able to pass into the internal space 21.
  • the present invention is not limited to this. If at least a part of the wall surface of the internal space 21 is covered with the heat insulating member 23, the effect can be exhibited in comparison with the case where the heat insulating member 23 is omitted.
  • the gas outflow header can also be provided with a heat insulating member.However, the gas flowing in the gas outflow header is mainly heated and vaporized by hot water, so the heat insulation member is insulated. Is relatively small. In particular, it is important to provide a heat insulating member in the liquefied gas inflow header.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration of the vaporizer
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a state where a header is removed from a plate laminate provided in the vaporizer of FIG.
  • the vaporizer is configured to vaporize a liquefied gas by heat from warm water in the plate laminate 1 as shown in FIG.
  • the plate laminate 1 may be a laminate of a first metal plate and a second metal plate.
  • the plate laminate 1 has a liquefied gas inflow portion 12 for flowing a liquefied gas into the plate laminate 1 and a gas for producing a gas generated by vaporizing the liquefied gas from the plate laminate 1. And a gas outlet 13.
  • the liquefied gas inflow section 12 is disposed below the right side (bottom side) of the rectangular parallelepiped plate laminate 1, and the gas outflow section 13 is disposed above the left side (top side).
  • the liquefied gas inflow section 12 is connected to the liquefied gas inflow header 2, and the gas outflow section 13 is connected to the gas outflow header 3.
  • the plate laminate 1 has a hot water inflow portion 14 for flowing hot water into the plate laminate 1, and a hot water outflow portion 15 for flowing hot water from the plate laminate 1.
  • the hot water inflow portion 14 is arranged on the upper surface of the plate laminate 1 and the hot water outflow portion 15 is arranged on the bottom surface.
  • the warm water inflow header 14 is connected to the warm water inflow header 14, and the warm water outflow header 15 is connected to the warm water outflow header 5.
  • FIG. 15 is an exploded perspective view showing a state in which a part of the plate laminate provided in the vaporizer according to the fourth embodiment of the present invention is disassembled.
  • the plate laminate 1 is configured by alternately stacking a plurality of liquefied gas plates 6 and a plurality of hot water plates 7.
  • the liquefied gas plate 6 is a rectangular plate made of a metal such as stainless steel, for example.
  • the liquefied gas channel 61 is formed by a groove having a semicircular cross section (shown as a line in FIG. 15), and the groove can be formed by processing such as etching.
  • the plurality of liquefied gas passages 61 are provided in the liquefied gas inflow section 12 at one end (the bottom side of the right side) of the liquefied gas plate 6 so as to communicate with one end of each of the plurality of liquefied gas passages 61. From the liquefied gas passage inlet 62 to the liquefied gas outlet 13 at the other end (upper left side) of the liquefied gas plate 6 so as to communicate with the other end of each of the plurality of liquefied gas passages 61.
  • the plurality of liquefied gas flow path outlets 63 are arranged in a zigzag manner so as to go from the bottom side to the top side while reciprocating between the right side and the left side of the liquefied gas plate 6.
  • the number of zigzag reciprocations in the liquefied gas flow channel 61 is not limited to the number of times shown (three and a half reciprocations), and can be set as appropriate.
  • the number of zigzag reciprocations is n and a half (n is an integer)
  • the liquefied gas channel inlet 62 is disposed on one of a pair of opposing sides of the liquefied gas plate 6,
  • the liquefied gas channel outlet 63 can be arranged on the other side of the pair of sides.
  • the number of reciprocating zigzags is n, the liquefied gas channel inlet 62 and the liquefied gas channel outlet 63 can be provided on one side of the liquefied gas plate 6.
  • the liquefied gas passage 61 is formed in a zigzag shape, the residence time of the liquefied gas in the plate laminate 1 is increased, and the liquefied gas can be sufficiently heated and vaporized.
  • the liquefied gas channel 61 does not necessarily have to be in a zigzag shape, but may be in a linear shape, for example.
  • the liquefied gas Since the liquefied gas is vaporized by heat from the hot water in the course of flowing through the liquefied gas channel 61, the liquefied gas is partially or entirely vaporized on the liquefied gas channel outlet 63 side of the liquefied gas channel 61.
  • the hot water plate 7 is a rectangular plate made of metal such as stainless steel, for example.
  • the hot water flow path 71 is configured by a groove having a semicircular cross section (shown as a line in FIG. 15), and the groove can be formed by processing such as etching.
  • the plurality of hot water flow paths 71 are provided from a plurality of hot water flow path inlets 72 provided at one end (upper side) of the hot water plate 7 so as to communicate with one end of each of the plurality of hot water flow paths 71.
  • a plurality of hot water flow path outlets 73 provided in the hot water outflow portion 15 at the other end (bottom side) of the hot water plate 7 so as to communicate with the other ends of the plurality of hot water flow paths 71, respectively. Is established.
  • the hot water flow path 71 Since the hot water flow path 71 is formed in a straight line, the residence time of the hot water in the plate laminate 1 is shortened. Therefore, the hot water whose temperature has decreased due to the heating of the liquefied gas is quickly replaced with new hot water. As a result, the heating efficiency of the liquefied gas can be increased.
  • the hot water flow path 71 does not necessarily have to be linear, and may be, for example, zigzag.
  • the temperature of the hot water at the hot water flow path outlet 73 side of the hot water flow path 71 may be lower than the temperature at the hot water flow path inlet 72. .
  • the upper portions of the grooves forming the liquefied gas flow channel 61 and the hot water flow channel 71 are sealed by the back surface of the plate stacked on the upper portions. Thereby, each groove forms an independent flow path.
  • the inner peripheral surfaces of the liquefied gas flow channel 61 and the hot water flow channel 71 after lamination have a semicircular portion derived from the inner peripheral surface of the groove and the back surface of the plate laminated on the upper portion of the groove. And a flat portion derived therefrom.
  • the method of bonding between layers (between plates) at the time of lamination is not particularly limited, and a known method can be used, and it is particularly preferable to use diffusion bonding.
  • the method of diffusion bonding is not particularly limited, and a known method can be used. For example, a plurality of plates are brought into close contact with each other, and a temperature before the plates reach plasticity (a temperature lower than the melting point of the material forming the plates). , And pressurized to the extent that plastic deformation does not occur as much as possible, and the plates can be pressed together by utilizing the diffusion of atoms generated between the joining surfaces.
  • the plate laminate 1 is configured by repeatedly laminating a set of three layers including a hot water plate 7, a liquefied gas plate 6, and a hot water plate 7, but is not limited to this example.
  • the plate laminate 1 may be any plate as long as the liquefied gas plate 6 and the hot water plate 7 are alternately laminated.
  • the plate laminate 1 may be formed by repeatedly laminating a set of two layers including, for example, a liquefied gas plate 6 and a hot water plate 7, or a hot water plate 7 -a liquefied gas plate 6 -a hot water plate 7 -a hot water plate 7. May be configured by repeatedly laminating a set of four layers consisting of
  • FIG. 4 is an enlarged view of a plate laminate provided in the vaporizer according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is an enlarged view of a region indicated by reference numeral a in FIG.
  • FIG. 16 is an enlarged view of a region indicated by reference numeral b in FIG. 15.
  • FIG. 4A which is an enlarged view of a region indicated by reference numeral a in FIG. 15, the liquefied gas inflow portion 12 below the right side surface (bottom side) of the plate laminate 1
  • a plurality of liquefied gas flow path inlets 62 provided in the liquefied gas plate 6 are opened.
  • a plurality of liquefied gas flow path outlets 63 provided in the plurality of liquefied gas plates 6 are opened in the gas outflow portion 13 above (on the upper side of) the left side surface of the plate laminate 1. I do.
  • FIG. 4B which is an enlarged view of a region indicated by reference numeral b in FIG. 15
  • a plurality of hot water plates 7 are provided in the hot water inflow portion 14 on the upper surface of the plate laminate 1.
  • a plurality of hot water flow path inlets 72 open.
  • a plurality of hot water flow path outlets 73 provided in the plurality of hot water plates 7 are opened in the hot water outflow portion 15 on the bottom surface of the plate laminate 1.
  • the components of the plate laminate 1 are not limited to the liquefied gas plate 6 and the hot water plate 7, and other plates can be used together if necessary.
  • a plurality of end plates 8 in which no flow path is formed are further laminated on one end side and the other end side in the laminating direction of the plate laminate 1. By laminating the end plates 8, for example, the strength of the plate laminate 1 can be improved.
  • the present invention is not limited to this.
  • Various shapes such as a U-shape, a square shape, and the like can be given to the cross section of these flow paths.
  • the liquefied gas flow channel 61 and the hot water flow channel 71 may have the same or different flow channel cross-sectional areas. By making the cross-sectional area smaller, the liquefied gas flowing through the liquefied gas channel 61 can be efficiently heated.
  • the thickness of the liquefied gas plate 6 is provided to be smaller than the thickness of the hot water plate 7 is shown, but the present invention is not limited to this.
  • the liquefied gas plate 6 may have the same thickness as the hot water plate 7 or may be provided thicker than the hot water plate 7.
  • the liquefied gas inflow header 2 has a hollow semi-cylindrical shape, and has an inner space 21 functioning as a liquefied gas manifold, and an inflow port 22 for flowing liquefied gas from the outside into the inner space 21. I have.
  • the inflow port 22 is provided at the center in the longitudinal direction of the liquefied gas inflow header 2 and can connect a pipe (not shown) for supplying the liquefied gas.
  • the plurality of liquefied gas flow path inlets 62 are open to communicate with the internal space 21 of the liquefied gas inflow header 2. .
  • the liquefied gas inflow header 2 can distribute the liquefied gas to the plurality of liquefied gas flow path inlets 62 and allow the liquefied gas to flow therethrough.
  • the gas outflow header 3 has a hollow semi-cylindrical shape, and has an internal space 31 functioning as a gas manifold, and an outlet 32 for allowing gas from the internal space 31 to flow out.
  • the outflow port 32 is provided at the center in the longitudinal direction of the gas outflow header 3 and can connect a pipe (not shown) for discharging gas.
  • the plurality of liquefied gas flow path outlets 63 are opened so as to communicate with the internal space 31 of the gas outflow header 3. Thereby, the gas outflow header 3 can merge and flow out the gases from the plurality of liquefied gas flow path outlets 63.
  • the hot water inflow header 4 has a hollow semi-cylindrical shape, and has an internal space 41 functioning as a manifold of hot water, and an inflow port 42 for flowing hot water from the outside into the internal space 41.
  • the inflow port 42 is provided at a central portion in the longitudinal direction of the hot water inflow header 4 and can connect a pipe (not shown) for supplying hot water.
  • the hot water outflow header 5 has a hollow semi-cylindrical shape, and has an internal space 51 functioning as a manifold of hot water, and an outlet 52 for allowing hot water from the internal space 51 to flow out.
  • the outlet 52 is provided at a central portion in the longitudinal direction of the hot water outflow header 5 and can connect a pipe (not shown) for discharging hot water.
  • the liquefied gas inflow header 2, the gas outflow header 3, the hot water inflow header 4, and the hot water outflow header 5 can be made of metal such as stainless steel, for example. These headers can be fixed to the plate laminate 1 by, for example, welding or the like.
  • the liquefied gas stored in a tank (for example, an LNG tank) is supplied to the liquefied gas inflow header 2 by a pump (not shown).
  • a pump (not shown).
  • hot water from a hot water generator not shown is supplied to the hot water inflow header 4 by a pump not shown.
  • the liquefied gas supplied to the liquefied gas inflow header 2 flows into the liquefied gas flow channel 61 from the liquefied gas flow channel inlet 62 that opens to the liquefied gas flow port 12 of the plate laminate 1.
  • the hot water supplied to the hot water inflow header 4 flows into the hot water flow channel 71 from the hot water flow channel inlet 72 that opens to the hot water inflow portion 14 of the plate laminate 1.
  • the gas generated by the vaporization of the liquefied gas flows out to the gas outflow header 3 from the liquefied gas flow path outlet 63 opening to the gas outflow portion 13 of the plate laminate 1.
  • the gas from the gas outflow header 3 can be supplied to a gas combustion device such as a gas engine, for example.
  • the hot water after the heat exchange flows out to the hot water outflow header 5 from the hot water flow path outlet 73 opening to the hot water outflow portion 15 of the plate laminate 1.
  • the hot water from the hot water outflow header 5 can be returned to, for example, a hot water generation device, reheated, and then re-supplied to the hot water inflow header 4.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a liquefied gas flow path of a liquefied gas plate provided in the vaporizer of FIG.
  • a broken line indicated by V in FIG. 16A is a virtual straight line that is perpendicular to the side of the liquefied gas plate 6 where the liquefied gas channel inlet 62 is provided and passes through the liquefied gas channel inlet 62. ing.
  • the liquefied gas flow path outlet 63 is provided on one side (the upper side in the illustrated example) divided by a virtual straight line V.
  • the liquefied gas flow channel 61 extends vertically into the liquefied gas plate 6 from the side where the liquefied gas flow channel inlet 62 is provided, when viewed along the flow direction of the liquefied gas, and then After changing the course to the other side separated by the virtual straight line V, the zigzag shape extends from the other side to one side (from the lower side to the upper side in the illustrated example) so as to exceed the virtual straight line V, Finally, it reaches the liquefied gas channel outlet 63.
  • the liquefied gas flow channel 61 has a detour portion 64 that detours on the other side divided by a virtual straight line V in a route connecting the liquefied gas flow channel inlet 62 and the liquefied gas flow channel outlet 63.
  • the liquefied gas inflow header 2 for supplying the liquefied gas to the liquefied gas passage inlet 62 is joined to the liquefied gas plate 6.
  • the liquefied gas inflow header 2 is connected to the one side and the other side (in the illustrated example, separated by the virtual straight line V) so that the liquefied gas flow path inlet 62 communicates with the internal space 21 of the liquefied gas inflow header 2. It is joined to the liquefied gas plate 6 at each joint 25 (upper and lower).
  • the width of the joint 25 (the liquefied gas channel inlet 62 in the liquefied gas plate 6 is provided). The width along the side) is large. The larger the width of the joint portion 25, the larger the other side region ⁇ divided by the virtual straight line V must be formed.
  • the liquefied gas flow channel 61 when the liquefied gas flow channel 61 does not have the detour portion 64, the liquefied gas flow channel 61 is located in the other region ⁇ divided by the virtual straight line V. Cannot be formed, and the region ⁇ cannot be used effectively.
  • the liquefied gas flow channel 61 when the liquefied gas flow channel 61 has the detour portion 64, the liquefied gas flow channel 61 extends to the other region ⁇ divided by the virtual straight line V. 61 can be formed.
  • This makes it possible to extend the length of the liquefied gas flow channel 61 as compared with the above-described comparative example, thereby securing a residence time for sufficiently vaporizing the liquefied gas.
  • the detour portion 64 in comparison with the case where the detour portion 64 is not provided, even when using hot water having a relatively low temperature, vaporization of the liquefied gas can be achieved by securing the residence time, and the energy cost for heating the hot water is reduced.
  • the effect to be obtained is obtained.
  • the amount of energy that can be used is limited, so that it is particularly significant to reduce energy costs.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating another example of the liquefied gas flow path of the liquefied gas plate of the vaporizer in FIG.
  • the entire liquefied gas flow channel 61 can be shifted (shifted) to the end of the liquefied gas plate 6, and as shown in the example of FIG.
  • the area of the gas plate can be reduced. That is, in the example of FIG. 17, the flow length of the liquefied gas flow channel 61 is substantially the same as that of the comparative example of FIG. 16B, but the area of the liquefied gas plate 6 is larger than that of the comparative example of FIG. It is getting smaller.
  • the size of the plate stack 1 and the entire vaporizer can be reduced, and the effect of reducing the installation cost can be obtained.
  • the installation cost for example, an installation space, an installation work cost, and the like can be reduced.
  • the downsizing of the vaporizer makes it possible to suitably cope with installation in a limited space in a ship such as an LNG ship, for example.
  • the design of the liquefied gas channel 61 realizes one or both of extending the length of the liquefied gas channel 61 (reducing energy cost) and aligning the entire liquefied gas channel 61 (reducing installation cost). Can be.
  • the liquefied gas flow channel 61 forms a rectangular liquefied gas flow channel formation region ⁇ on the liquefied gas plate 6.
  • the liquefied gas flow channel 61 is formed in a zigzag shape in the liquefied gas flow channel formation region ⁇ .
  • the liquefied gas that has flowed into the liquefied gas inlet 62 flows into the liquefied gas flow channel 61 in the liquefied gas flow channel formation region ⁇ from a side portion other than a corner of the liquefied gas flow channel formation region ⁇ .
  • the above-mentioned detour part 64 can be formed suitably.
  • FIG. 18 is a view for explaining still another example of the liquefied gas flow path of the liquefied gas plate of the vaporizer in FIG.
  • V ′ in the example of FIG. 18 is virtual with respect to the side of the liquefied gas plate 6 where the liquefied gas channel outlet 63 is provided and passing through the liquefied gas channel outlet 63.
  • a straight line V ′ is shown.
  • the liquefied gas passage outlet 62 is provided on one side (lower side in the illustrated example) divided by a virtual straight line V ’.
  • the liquefied gas flow channel 61 is first vertically inserted into the liquefied gas plate 6 from the side where the liquefied gas flow channel outlet 63 is provided when viewed along the direction opposite to the flow direction of the liquefied gas. And then change the course to the other side separated by the virtual straight line V ′, and then cross the virtual straight line V ′ from the other side to one side (in the illustrated example, from the upper side to the lower side). And finally reaches the liquefied gas flow path inlet 62.
  • the liquefied gas flow channel 61 has a detour portion 65 that detours on the other side divided by the virtual straight line V ′ in a route connecting the liquefied gas flow channel outlet 63 and the liquefied gas flow channel inlet 62.
  • the detour section 65 can also exhibit the same effect as the detour section 64 described above.
  • the length of the liquefied gas flow channel 61 is increased and the liquefied gas flow channel is increased in comparison with the comparative example of FIG. It is possible to suitably balance the edges 61 of the whole.
  • the bypass part 65 can form the liquefied gas flow path 61 up to the other side region ⁇ ′ separated by the virtual straight line V ′.
  • bypass part 65 can be suitably formed by causing the liquefied gas to flow toward the liquefied gas flow path outlet 63 from a side other than a corner of the rectangular liquefied gas flow path forming region ⁇ . it can.
  • FIGS. 19 to 21 a vaporizer according to an embodiment in which the first to fourth inventions are used together will be described.
  • the basic configuration of the vaporizer is the same as the vaporizer according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a hot water flow path and a liquefied gas flow path of a vaporizer according to an embodiment using both the first and second inventions.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating the first and second inventions. It is a figure explaining other examples of a warm water channel and a liquefied gas channel of a vaporizer concerning an embodiment used together.
  • the prevention of thermal stress generation by the bypass portion 74 of the hot water flow channel 71 and the prevention of thermal stress generation by the flow channel cross-sectional area enlarged portion ⁇ act synergistically, as shown in FIGS. Deformation damage of the laminate 1 is further prevented.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a heat insulating member provided in a liquefied gas inflow header of a vaporizer according to an embodiment using both the second and third inventions.
  • the prevention of thermal stress generation by the flow path cross-sectional area enlarged portion ⁇ and the prevention of thermal stress generation by the heat insulating member 23 act synergistically to further reduce the deformation damage of the plate laminate 1. Is prevented.
  • the bypass part 74 of the hot water flow path 71 is further provided, this effect is more remarkably exhibited (combination of the first to third inventions).
  • first and third inventions can be used in combination.
  • the fourth invention can be used in combination with them.
  • the first to fourth inventions may be used in combination of any two or three, or may be used in combination of all four inventions.
  • the liquefied gas inflow portion is arranged below the right side surface of the rectangular parallelepiped plate laminate, the gas outflow portion is arranged above the left side surface (upper surface side), and the hot water inflow portion is arranged on the upper surface.
  • the hot water outflow portion is disposed on the bottom surface is shown, it is not limited to this.
  • the liquefied gas inflow section, gas outflow section, hot water inflow section and hot water outflow section may be provided on any surface of the plate laminate.
  • the liquefied gas inflow portion and the gas outflow portion are provided on a pair of surfaces facing each other in the rectangular parallelepiped plate laminate, and the hot water inflow portion and the hot water outflow portion are mutually opposed in the rectangular parallelepiped plate laminate. That is, it is provided on another pair of surfaces facing each other.
  • the liquefied gas inflow section, gas outflow section, hot water inflow section and hot water outflow section do not necessarily need to be provided on different surfaces of the plate laminate. Two or more of the liquefied gas inflow portion, the gas outflow portion, the hot water inflow portion, and the hot water outflow portion may be juxtaposed on the same surface of the plate laminate.
  • the route of the liquefied gas channel formed in the liquefied gas plate is not limited to the route described in the above embodiment.
  • the liquefied gas flow path is provided at a part of the periphery of the liquefied gas plate (a part corresponding to the liquefied gas inflow part), and an inlet of the vaporized gas flow path provided at any part of the periphery of the liquefied gas plate. Any route can be provided as long as it connects the outlet of the liquefied gas channel provided at the site (the site corresponding to the gas outlet).
  • the path of the hot water flow path formed in the hot water plate is not limited to the path shown in the above-described embodiment.
  • the hot water flow path has a hot water flow path inlet provided at any part of the periphery of the hot water plate (a part corresponding to the hot water inflow part) and another part of the periphery of the hot water plate (a hot water outflow part). Any route can be provided as long as it connects the hot water flow path outlet provided at the corresponding portion).
  • the number of liquefied gas channels formed in one liquefied gas plate is not limited to a plurality, and may be one. Further, the number of hot water flow paths formed in one hot water plate is not limited to plural, and may be one.
  • the liquefied gas vaporized by the vaporizer is not particularly limited, and examples include liquefied natural gas (LNG), liquefied nitrogen, and liquefied hydrogen.
  • the temperature of the liquefied gas when flowing into the plate laminate 1 is not particularly limited, and may be, for example, about -162 ° C. in the case of LNG.
  • the hot water used to heat the liquefied gas is not particularly limited, as long as the temperature at the inlet of the hot water flow passage is a liquid in a liquid state that is higher than the liquefied gas at the inlet of the liquefied gas flow passage.
  • it is water.
  • the temperature of the hot water can be, for example, about 50 ° C.
  • the vaporizer can be used for various purposes for vaporizing liquefied gas, and can be preferably mounted on an LNG ship, for example.
  • a vaporizer By mounting a vaporizer on an LNG ship, low-temperature LNG stored in an LNG tank can be efficiently vaporized by the vaporizer.
  • the natural gas vaporized by the vaporizer can be used as fuel for a gas engine mounted on an LNG carrier. Even if LNG is at a low temperature, the vaporizer is prevented from being deformed and damaged by thermal stress, and can be operated stably.
  • the carburetor is mounted on an LNG ship, the waste heat of the exhaust gas of the gas engine may be used to heat the hot water.
  • the hot water may be water previously loaded on a ship or seawater.

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Abstract

本発明は、熱応力による変形破損を防止できる気化器を提供するため、金属製のプレート上に液化ガス流路61、液化ガス流路入口62及び液化ガス流路出口63が形成された液化ガスプレート6と、金属製のプレート上に温水流路71、温水流路入口72及び温水流路出口73が形成された温水プレート7とを積層することによって構成されたプレート積層体を備え、温水プレート7の温水流路71を流通する温水からの熱によって液化ガスプレート6の液化ガス流路61を流通する液化ガスを気化するように構成された気化器であって、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、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を有する。

Description

気化器
 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。また、本発明は、温水を加温するためのエネルギーコストや設置コストを削減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。また、加温媒体である温水を加温するためのエネルギーコストや気化器の設置コストを削減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、本発明の課題は、温水を加温するためのエネルギーコストや設置コストを削減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.
 第1の金属製のプレート上に液化ガス流路を備えると共に、該プレートの一側端に前記液化ガス流路の一端に連通する液化ガス流路入口が形成され、該プレートの他側端に前記液化ガス流路の他端に連通する液化ガス流路出口が形成された液化ガスプレートと、第2の金属製のプレート上に温水流路を備えると共に、該プレートの一側端に前記温水流路の一端に連通する温水流路入口が形成され、該プレートの他側端に前記温水流路の他端に連通する温水流路出口が形成された温水プレートとを、交互に積層することによって構成されたプレート積層体と、
 前記プレート積層体における複数の前記液化ガス流路入口が配置される液化ガス流入部に接続され、複数の前記液化ガス流路入口に液化ガスを分配する液化ガス流入ヘッダーと、
 前記プレート積層体における複数の前記液化ガス流路出口が配置されるガス流出部に接続され、複数の前記液化ガス流路出口からのガスを合流するガス流出ヘッダーと、
 前記プレート積層体における複数の前記温水流路入口が配置される温水流入部に接続され、複数の前記温水流路入口に温水を分配する温水流入ヘッダーと、
 前記プレート積層体における複数の前記温水流路出口が配置される温水流出部に接続され、複数の前記温水流路出口からの温水を合流する温水流出ヘッダーと、を備え、
 前記温水プレートの前記温水流路を流通する温水からの熱によって前記液化ガスプレートの前記液化ガス流路を流通する液化ガスを気化するように構成された気化器であって、
 前記温水プレートの前記温水流路は、前記温水流路入口から前記温水流路出口へと向かう経路の一部に、前記液化ガスプレートの前記液化ガス流路入口側を迂回するように形成された迂回部を有する気化器。
 2.
 前記温水プレートの前記温水流路は、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ていると共に、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側を迂回する前記迂回部を有している前記1記載の気化器。
 3.
 前記温水プレートにおける前記迂回部の幅が、前記液化ガスプレートにおける前記液化ガス流路入口の形成領域の幅以上である前記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、前記液化ガスプレートにおける前記液化ガス流路入口の形成領域の幅以上である前記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、前記液化ガスプレートの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前記1~6の何れかに記載の気化器。
 8.
 前記液化ガスプレート上に形成された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、前記方形状の温水流路形成領域から前記液化ガス流路入口側に向けてはみ出すように設けられている前記1~7の何れかに記載の気化器。
 9.
 第1の金属製のプレート上に液化ガス流路を備えると共に、該プレートの一側端に前記液化ガス流路の一端に連通する液化ガス流路入口が形成され、該プレートの他側端に前記液化ガス流路の他端に連通する液化ガス流路出口が形成された液化ガスプレートと、第2の金属製のプレート上に温水流路を備えると共に、該プレートの一側端に前記温水流路の一端に連通する温水流路入口が形成され、該プレートの他側端に前記温水流路の他端に連通する温水流路出口が形成された温水プレートとを、交互に積層することによって構成されたプレート積層体と、
 前記プレート積層体における複数の前記液化ガス流路入口が配置される液化ガス流入部に接続され、複数の前記液化ガス流路入口に液化ガスを分配する液化ガス流入ヘッダーと、
 前記プレート積層体における複数の前記液化ガス流路出口が配置されるガス流出部に接続され、複数の前記液化ガス流路出口からのガスを合流するガス流出ヘッダーと、
 前記プレート積層体における複数の前記温水流路入口が配置される温水流入部に接続され、複数の前記温水流路入口に温水を分配する温水流入ヘッダーと、
 前記プレート積層体における複数の前記温水流路出口が配置される温水流出部に接続され、複数の前記温水流路出口からの温水を合流する温水流出ヘッダーと、を備え、
 前記温水プレートの前記温水流路を流通する温水からの熱によって前記液化ガスプレートの前記液化ガス流路を流通する液化ガスを気化するように構成された気化器であって、
 前記液化ガスプレートの前記液化ガス流路入口に、前記液化ガス流路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が設けられている気化器。
 10.
 前記流路断面積拡大部から複数の前記液化ガス流路が分岐しており、
 前記流路断面積拡大部は、複数の前記液化ガス流路の流路断面積の合計よりも大きい流路断面積を有する前記9記載の気化器。
 11.
 前記流路断面積拡大部の形成幅が、複数の前記液化ガス流路の並設幅より大きい前記10記載の気化器。
 12.
 前記流路断面積拡大部は、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前記9~11の何れかに記載の気化器。
 13.
 前記流路断面積拡大部は、前記液化ガスプレート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前記9~12の何れかに記載の気化器。
 14.
 前記流路断面積拡大部の深さが、前記液化ガスプレートの厚み未満である前記9~13の何れかに記載の気化器。
 15.
 前記流路断面積拡大部の内周面の一部が前記温水プレートによって構成されている前記9~14の何れかに記載の気化器。
 16.
 第1の金属製のプレート上に液化ガス流路を備えると共に、該プレートの一側端に前記液化ガス流路の一端に連通する液化ガス流路入口が形成され、該プレートの他側端に前記液化ガス流路の他端に連通する液化ガス流路出口が形成された液化ガスプレートと、第2の金属製のプレート上に温水流路を備えると共に、該プレートの一側端に前記温水流路の一端に連通する温水流路入口が形成され、該プレートの他側端に前記温水流路の他端に連通する温水流路出口が形成された温水プレートとを、交互に積層することによって構成されたプレート積層体と、
 前記プレート積層体における複数の前記液化ガス流路入口が配置される液化ガス流入部に接続され、複数の前記液化ガス流路入口に液化ガスを分配する液化ガス流入ヘッダーと、
 前記プレート積層体における複数の前記液化ガス流路出口が配置されるガス流出部に接続され、複数の前記液化ガス流路出口からのガスを合流するガス流出ヘッダーと、
 前記プレート積層体における複数の前記温水流路入口が配置される温水流入部に接続され、複数の前記温水流路入口に温水を分配する温水流入ヘッダーと、
 前記プレート積層体における複数の前記温水流路出口が配置される温水流出部に接続され、複数の前記温水流路出口からの温水を合流する温水流出ヘッダーと、を備え、
 前記温水プレートの前記温水流路を流通する温水からの熱によって前記液化ガスプレートの前記液化ガス流路を流通する液化ガスを気化するように構成された気化器であって、
 前記ガス流入ヘッダーは、液化ガスを流入するための流入口と、該流入口から流入した液化ガスを前記プレート積層体の前記液化ガス流入部に配置された複数の前記液化ガス流路入口に分配して流入させるマニホールドとして機能する内部空間とを有し、該内部空間を構成する壁面の少なくとも一部が断熱部材で被覆されている気化器。
 17.
 前記断熱部材は内部に空間層を含む前記16記載の気化器。
 18.
 第1の金属製のプレート上に液化ガス流路を備えると共に、該プレートの一側端に前記液化ガス流路の一端に連通する液化ガス流路入口が形成され、該プレートの他側端に前記液化ガス流路の他端に連通する液化ガス流路出口が形成された液化ガスプレートと、第2の金属製のプレート上に温水流路を備えると共に、該プレートの一側端に前記温水流路の一端に連通する温水流路入口が形成され、該プレートの他側端に前記温水流路の他端に連通する温水流路出口が形成された温水プレートとを、交互に積層することによって構成されたプレート積層体と、
 前記プレート積層体における複数の前記液化ガス流路入口が配置される液化ガス流入部に接続され、複数の前記液化ガス流路入口に液化ガスを分配する液化ガス流入ヘッダーと、
 前記プレート積層体における複数の前記液化ガス流路出口が配置されるガス流出部に接続され、複数の前記液化ガス流路出口からのガスを合流するガス流出ヘッダーと、
 前記プレート積層体における複数の前記温水流路入口が配置される温水流入部に接続され、複数の前記温水流路入口に温水を分配する温水流入ヘッダーと、
 前記プレート積層体における複数の前記温水流路出口が配置される温水流出部に接続され、複数の前記温水流路出口からの温水を合流する温水流出ヘッダーと、を備え、
 前記温水プレートの前記温水流路を流通する温水からの熱によって前記液化ガスプレートの前記液化ガス流路を流通する液化ガスを気化するように構成された気化器であって、
 前記液化ガス流路出口は、前記液化ガスプレートにおける前記液化ガス流路入口が設けられた辺に対して垂直であり且つ前記液化ガス流路入口を通る仮想的な直線によって区切られる一側に設けられ、
 前記液化ガス流路は、前記液化ガス流路入口と前記液化ガス流路出口とを結ぶ経路において前記仮想的な直線によって区切られる他側を迂回する迂回部を有する気化器。
 19.
 前記液化ガス流路は、前記液化ガスプレート上に方形状の液化ガス流路形成領域を形成しており、
 前記液化ガス流路は、前記液化ガス流路形成領域内にジグザグ状に形成されており、
 前記液化ガス入口に流入した液化ガスは、前記液化ガス流路形成領域の角部ではない辺部から該液化ガス流路形成領域内の前記液化ガス流路に流入する前記18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。また、本発明によれば、温水を加温するためのエネルギーコストや設置コストを削減できる気化器を提供することができる。
気化器の基本構成を示す斜視図 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 第1の発明の実施形態に係る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 第1、第3又は第4の発明の実施形態に係る気化器が備えるプレート積層体の拡大図 図3の気化器の温水流路及び液化ガス流路の一例を説明する図 図3の気化器の温水流路及び液化ガス流路の他の例を説明する図 第2の発明の実施形態に係る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 第2の発明の実施形態に係る気化器が備えるプレート積層体の拡大図 図7の気化器の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 図7の気化器の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 図7の気化器の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 図7の気化器の比較例を説明する図 第3の発明の実施形態に係る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 図13の気化器の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 第4の発明の実施形態に係る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 図15の気化器が備える液化ガスプレートの液化ガス流路を説明する図 図15の気化器の液化ガスプレートの液化ガス流路の他の例を説明する図 図15の気化器の液化ガスプレートの液化ガス流路の更なる他の例を説明する図 第1及び第2の発明を併用した実施形態に係る気化器の温水流路及び液化ガス流路の一例を説明する図 第1及び第2の発明を併用した実施形態に係る気化器の温水流路及び液化ガス流路の他の例を説明する図 第2及び第3の発明を併用した実施形態に係る気化器の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
 本願発明者らは、液化ガスを気化するための気化器について鋭意検討し、新たな気化器の発明をするに至った。具体的には、熱応力による変形破損を防止できる気化器を提供するため、第1~第3の発明をするに至った。また、気化器を用いて液化ガスを気化する際の、温水を加温するためのエネルギーコストや設置コストを削減できる気化器を提供するため、第4の発明をするに至った。これら第1~第4の発明は、単独で実施してもよいし、何れか2つ又は3つを組み合わせて併用してもよいし、4つ全ての発明を組み合わせて併用してもよい。
 以下に、図面を参照して、第1~第4の発明を実施するための形態について詳しく説明する。
〔第1の発明〕
 まず、図1~4を参照して、第1の発明の実施形態に係る気化器について説明する。
 図1は、気化器の基本構成を示す斜視図であり、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である。
 気化器は、図1に示すように、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、第1の金属製のプレート及び第2の金属製のプレートの積層体であり得る。
 プレート積層体1は、図2に示すように、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。
 図3は、第1の発明の実施形態に係る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。
 プレート積層体1は、図3に示すように、複数の液化ガスプレート6と複数の温水プレート7とを交互に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。
 図4は、第1の発明の実施形態に係る気化器が備えるプレート積層体の拡大図であり、(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である。
 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~図6を参照して、第1の発明の要部となる温水流路71及び液化ガス流路61の各経路について説明する。
 図5は、図3の気化器の温水流路及び液化ガス流路の一例を説明する図である。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3及び図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を流通する温水によって液化ガス流路入口62近傍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からの離間距離を実質的に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。
 図6は、図3の気化器の温水流路及び液化ガス流路の他の例を説明する図である。
 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。
〔第2の発明〕
 次に、図1~2、図7~8を参照して、第2の発明の実施形態に係る気化器について説明する。
 図1は、気化器の基本構成を示す斜視図であり、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である。
 気化器は、図1に示すように、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、第1の金属製のプレート及び第2の金属製のプレートの積層体であり得る。
 プレート積層体1は、図2に示すように、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7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。
 図7は、第2の発明の実施形態に係る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。
 プレート積層体1は、図7に示すように、複数の液化ガスプレート6と複数の温水プレート7とを交互に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7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7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、直線状に並設されている。
 温水流路71が直線状に形成されることによって、プレート積層体1内における温水の滞留時間が短くなるため、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加温効率を高めることができる。なお、温水流路71における温水の温度低下が大きな問題にならないような場合は、温水流路71は必ずしも直線状である必要はなく、例えばジグザグ状等であってもよい。
 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。
 図8は、第2の発明の実施形態に係る気化器が備えるプレート積層体の拡大図であり、(a)は、図7において符号aで示す領域の拡大図であり、(b)は、図7において符号bで示す領域の拡大図である。
 プレートの積層により、図7において符号aで示す領域の拡大図である図8(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7において符号bで示す領域の拡大図である図8(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2、図7~図8、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。
〔流路断面積拡大部〕
 図9~図12を参照して、第2の発明の要部となる液化ガスプレート6の液化ガス流路入口62について説明する。
 図9は、図7の気化器の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である。
 図7~図9、特に図8に示すように、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の変形破損を防止する効果が得られる。
 図12は、図7の気化器の比較例を説明する図である。
 比較例である図12に示すように、流路断面積拡大部βが設けられず、複数の液化ガス流路61が流路断面積一定のまま液化ガスプレート6の一端に複数の液化ガス流路入口62を形成する場合、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、図9に示すように、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、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。
 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。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。
 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。
 図10は、図7の気化器の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である。
 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10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。
 図11は、図7の気化器の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である。
 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11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。
〔第3の発明〕
 次に、図1~2、図4、図13を参照して、第3の発明の実施形態に係る気化器について説明する。
 図1は、気化器の基本構成を示す斜視図であり、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である。
 気化器は、図1に示すように、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、第1の金属製のプレート及び第2の金属製のプレートの積層体であり得る。
 プレート積層体1は、図2に示すように、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13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。
 図13は、第3の発明の実施形態に係る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。
 プレート積層体1は、図13に示すように、複数の液化ガスプレート6と複数の温水プレート7とを交互に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13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13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、直線状に並設されている。
 温水流路71が直線状に形成されることによって、プレート積層体1内における温水の滞留時間が短くなるため、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加温効率を高めることができる。なお、温水流路71における温水の温度低下が大きな問題にならないような場合は、温水流路71は必ずしも直線状である必要はなく、例えばジグザグ状等であってもよい。
 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。
 図4は、第3の発明の実施形態に係る気化器が備えるプレート積層体の拡大図であり、(a)は、図13において符号aで示す領域の拡大図であり、(b)は、図13において符号bで示す領域の拡大図である。
 プレートの積層により、図13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13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2、図4、図13、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。
〔断熱部材〕
 図13及び図14を参照して、第3の発明の要部となる液化ガス流入ヘッダー2について説明する。
 図14は、図13の気化器の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である。
 本実施形態において、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、図14に示すように、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21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、内部空間21の壁面を断熱部材21で被覆しない場合は、液化ガス流入ヘッダー2の内部空間21を流通する低温の液化ガスによって該液化ガス流入ヘッダー2自体が直接冷却される。特に気化器においては、液化ガス流入ヘッダー2の内部空間21における液化ガスは未だ液体であるため、液化ガス流入ヘッダー2を著しく冷却する。液化ガス流入ヘッダー2が冷却されることによって、該液化ガス流入ヘッダー2が接続されているプレート積層体1の液化ガス流入部12(液化ガス流路入口62近傍)に冷却が伝わる。その結果、液化ガス流路入口62近傍は、液化ガス流路入口62に流入する低温の液化ガスによる冷却と、液化ガス流入ヘッダー2による冷却を共に受け、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、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で被覆しているため、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、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。
 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。
〔第4の発明〕
 次に、図1~2、図4、図15を参照して、第4の発明の実施形態に係る気化器について説明する。
 図1は、気化器の基本構成を示す斜視図であり、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である。
 気化器は、図1に示すように、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、第1の金属製のプレート及び第2の金属製のプレートの積層体であり得る。
 プレート積層体1は、図2に示すように、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15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。
 図15は、第4の発明の実施形態に係る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。
 プレート積層体1は、図15に示すように、複数の液化ガスプレート6と複数の温水プレート7とを交互に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15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15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、直線状に並設されている。
 温水流路71が直線状に形成されることによって、プレート積層体1内における温水の滞留時間が短くなるため、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加温効率を高めることができる。なお、温水流路71における温水の温度低下が大きな問題にならないような場合は、温水流路71は必ずしも直線状である必要はなく、例えばジグザグ状等であってもよい。
 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。
 図4は、第4の発明の実施形態に係る気化器が備えるプレート積層体の拡大図であり、(a)は、図15において符号aで示す領域の拡大図であり、(b)は、図15において符号bで示す領域の拡大図である。
 プレートの積層により、図15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15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2、図4、図15、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。
 図15~図18を参照して、第4の発明の要部となる液化ガス流路61の経路について説明する。
 図16は、図15の気化器が備える液化ガスプレートの液化ガス流路を説明する図である。
 図15及び図16(a)を参照して、液化ガスプレート6に設けられる液化ガス流路61の経路について説明する。
 図16(a)においてVで示される破線は、液化ガスプレート6における液化ガス流路入口62が設けられた辺に対して垂直であり且つ液化ガス流路入口62を通る仮想的な直線を示している。
 液化ガス流路出口63は、仮想的な直線Vによって区切られる一側(図示の例では上側)に設けられている。
 本実施形態において、液化ガス流路61は、液化ガスの流通方向に沿って見たときに、まず、液化ガス流路入口62が設けられた辺から垂直に液化ガスプレート6内に伸び、次いで、仮想的な直線Vによって区切られる他側に進路を変更した後、他側から一側(図示の例では下側から上側)に向けて仮想的な直線Vを超えるようにジグザグ状に伸び、最終的に液化ガス流路出口63に到達する。即ち、液化ガス流路61は、液化ガス流路入口62と液化ガス流路出口63とを結ぶ経路において仮想的な直線Vによって区切られる他側を迂回する迂回部64を有している。
 以下に、かかる迂回部64の意義について説明する。まず、液化ガスプレート6には、液化ガス流路入口62に液化ガスを供給するための液化ガス流入ヘッダー2が接合されている。液化ガス流入ヘッダー2は、液化ガス流路入口62を該液化ガス流入ヘッダー2の内部空間21と連通させるように、上述した仮想的な直線Vによって区切られる一側及び他側(図示の例では上側及び下側)のそれぞれの接合部25において液化ガスプレート6に接合されている。
 液化ガス流入ヘッダー2の壁面は、液化ガスの圧力に耐え得る十分な厚さで肉厚に形成されるため、接合部25の幅(液化ガスプレート6における液化ガス流路入口62が設けられた辺に沿う幅)は大きなものとなる。接合部25の幅が大きくなるほど、仮想的な直線Vによって区切られる他側の領域δを大きく形成しなければならない。
 このとき、図16(b)の比較例に示すように、液化ガス流路61が迂回部64を有しない場合は、仮想的な直線Vによって区切られる他側の領域δに液化ガス流路61を形成できず、該領域δを有効に利用できない。
 これに対して、図16(a)に示したように、液化ガス流路61が迂回部64を有する場合は、仮想的な直線Vによって区切られる他側の領域δ内にまで液化ガス流路61を形成できるようになる。これにより、上述した比較例との対比で、液化ガス流路61の流路長を延長することができ、これにより液化ガスを十分に気化する滞留時間を確保できるようになる。その結果、迂回部64を設けない場合との対比で、比較的低い温度の温水を用いる場合でも、滞留時間の確保によって液化ガスの気化を達成でき、温水を加温するためのエネルギーコストを削減する効果が得られる。例えばLNG船等のような船舶等に気化器を設置する場合は、使用できるエネルギーが限られるため、エネルギーコストを削減できる意義が特に大きい。
 図17は、図15の気化器の液化ガスプレートの液化ガス流路の他の例を説明する図である。
 更に、液化ガス流路61が迂回部64を有する場合は、液化ガス流路61全体を液化ガスプレート6の端に寄せる(シフトする)ことができるため、図17の例に示すように、液化ガスプレートの小面積化を実現することもできる。即ち、図17の例では、液化ガス流路61の流路長は図16(b)の比較例と同程度であるが、液化ガスプレート6の面積は図16(b)の比較例よりも小さくなっている。これにより、プレート積層体1しいては気化器全体のサイズを小型化でき、設置コストを削減する効果が得られる。設置コストとして、例えば設置スペースや設置作業のコスト等を削減できる。また、気化器の小型化によって、例えばLNG船等のような船舶内等における限られたスペース内への設置に好適に対応できるようになる。
 液化ガス流路61の設計によって、液化ガス流路61の流路長の延長(エネルギーコスト削減)、及び、液化ガス流路61全体の端寄せ(設置コスト削減)の一方又は両方を実現することができる。
 本実施形態において、液化ガス流路61は、液化ガスプレート6上に方形状の液化ガス流路形成領域γを形成している。液化ガス流路61は、液化ガス流路形成領域γ内にジグザグ状に形成されている。
 液化ガス入口62に流入した液化ガスは、液化ガス流路形成領域γの角部ではない辺部から該液化ガス流路形成領域γ内の液化ガス流路61に流入している。これにより、上述した迂回部64を好適に形成することができる。
 図18は、図15の気化器の液化ガスプレートの液化ガス流路の更なる他の例を説明する図である。
 以上の説明では、液化ガス流路61が、液化ガス入口62を通過する仮想的な直線Vの他側に迂回部64を設ける場合について説明したが、図18に示すように、液化ガス出口63を通過する仮想的な直線V’の他側にも同様の迂回部65を設けることができる。
 即ち、図18の例においてV’で示される二点鎖線は、液化ガスプレート6における液化ガス流路出口63が設けられた辺に対して垂直であり且つ液化ガス流路出口63を通る仮想的な直線V’を示している。
 液化ガス流路出口62は、仮想的な直線V’によって区切られる一側(図示の例では下側)に設けられている。
 図18の例において、液化ガス流路61は、液化ガスの流通方向と逆方向に沿って見たときに、まず、液化ガス流路出口63が設けられた辺から垂直に液化ガスプレート6内に伸び、次いで、仮想的な直線V’によって区切られる他側に進路を変更した後、他側から一側(図示の例では上側から下側)に向けて仮想的な直線V’を超えるようにジグザグ状に伸び、最終的に液化ガス流路入口62に到達する。即ち、液化ガス流路61は、液化ガス流路出口63と液化ガス流路入口62とを結ぶ経路において仮想的な直線V’によって区切られる他側を迂回する迂回部65を有している。
 かかる迂回部65も、上述した迂回部64と同様の効果を発揮することができる。図18の例では、これら2つの迂回部64、65を設けたことによって、図16(b)の比較例との対比で、液化ガス流路61の流路長の延長と、液化ガス流路61全体の端寄せを好適に両立している。
 また、図18に示すように、迂回部65は、仮想的な直線V’によって区切られる他側の領域δ’内にまで液化ガス流路61を形成することができる。
 更に、方形状の液化ガス流路形成領域γの角部ではない辺部から、液化ガス流路出口63に向けて液化ガスを流出させることによって、上述した迂回部65を好適に形成することができる。
〔第1~第4の発明の組合せ〕
 図19~図21を参照して、第1~第4の発明を併用した実施形態に係る気化器について説明する。気化器の基本構成は、第1の発明の実施形態に係る気化器と同様である。
 図19は、第1及び第2の発明を併用した実施形態に係る気化器の温水流路及び液化ガス流路の一例を説明する図であり、図20は、第1及び第2の発明を併用した実施形態に係る気化器の温水流路及び液化ガス流路の他の例を説明する図である。
 図19及び図20に示すように、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、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。
 図21は、第2及び第3の発明を併用した実施形態に係る気化器の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である。
 図21に示すように、上述した流路断面積拡大部βによる熱応力発生防止と、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。温水流路71の迂回部74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(第1~第3の発明の併用)。
 さらに、第1及び第3の発明を併用することもできる。これらに、更に第4の発明を併用することもできる。第1~第4の発明は、何れか2つ又は3つを組み合わせて併用してもよいし、4つ全ての発明を組み合わせて併用してもよい。
〔その他〕
 以上の各発明の説明では、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
  25:接合部
 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
  64、65:迂回部
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
 V、V’:仮想的な直線
 α:温水流路形成領域
 β:流路断面積拡大部
 γ:液化ガス流路形成領域
 δ:仮想的な直線Vによって区切られる他側の領域
 δ’:仮想的な直線V’によって区切られる他側の領域

Claims (19)

  1.  第1の金属製のプレート上に液化ガス流路を備えると共に、該プレートの一側端に前記液化ガス流路の一端に連通する液化ガス流路入口が形成され、該プレートの他側端に前記液化ガス流路の他端に連通する液化ガス流路出口が形成された液化ガスプレートと、第2の金属製のプレート上に温水流路を備えると共に、該プレートの一側端に前記温水流路の一端に連通する温水流路入口が形成され、該プレートの他側端に前記温水流路の他端に連通する温水流路出口が形成された温水プレートとを、交互に積層することによって構成されたプレート積層体と、
     前記プレート積層体における複数の前記液化ガス流路入口が配置される液化ガス流入部に接続され、複数の前記液化ガス流路入口に液化ガスを分配する液化ガス流入ヘッダーと、
     前記プレート積層体における複数の前記液化ガス流路出口が配置されるガス流出部に接続され、複数の前記液化ガス流路出口からのガスを合流するガス流出ヘッダーと、
     前記プレート積層体における複数の前記温水流路入口が配置される温水流入部に接続され、複数の前記温水流路入口に温水を分配する温水流入ヘッダーと、
     前記プレート積層体における複数の前記温水流路出口が配置される温水流出部に接続され、複数の前記温水流路出口からの温水を合流する温水流出ヘッダーと、を備え、
     前記温水プレートの前記温水流路を流通する温水からの熱によって前記液化ガスプレートの前記液化ガス流路を流通する液化ガスを気化するように構成された気化器であって、
     前記温水プレートの前記温水流路は、前記温水流路入口から前記温水流路出口へと向かう経路の一部に、前記液化ガスプレートの前記液化ガス流路入口側を迂回するように形成された迂回部を有する気化器。
  2.  前記温水プレートの前記温水流路は、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ていると共に、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側を迂回する前記迂回部を有している請求項1記載の気化器。
  3.  前記温水プレートにおける前記迂回部の幅が、前記液化ガスプレートにおける前記液化ガス流路入口の形成領域の幅以上である請求項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請求項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、前記液化ガスプレートにおける前記液化ガス流路入口の形成領域の幅以上である請求項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、前記液化ガスプレートの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請求項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請求項1~6の何れかに記載の気化器。
  8.  前記液化ガスプレート上に形成された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、前記方形状の温水流路形成領域から前記液化ガス流路入口側に向けてはみ出すように設けられている請求項1~7の何れかに記載の気化器。
  9.  第1の金属製のプレート上に液化ガス流路を備えると共に、該プレートの一側端に前記液化ガス流路の一端に連通する液化ガス流路入口が形成され、該プレートの他側端に前記液化ガス流路の他端に連通する液化ガス流路出口が形成された液化ガスプレートと、第2の金属製のプレート上に温水流路を備えると共に、該プレートの一側端に前記温水流路の一端に連通する温水流路入口が形成され、該プレートの他側端に前記温水流路の他端に連通する温水流路出口が形成された温水プレートとを、交互に積層することによって構成されたプレート積層体と、
     前記プレート積層体における複数の前記液化ガス流路入口が配置される液化ガス流入部に接続され、複数の前記液化ガス流路入口に液化ガスを分配する液化ガス流入ヘッダーと、
     前記プレート積層体における複数の前記液化ガス流路出口が配置されるガス流出部に接続され、複数の前記液化ガス流路出口からのガスを合流するガス流出ヘッダーと、
     前記プレート積層体における複数の前記温水流路入口が配置される温水流入部に接続され、複数の前記温水流路入口に温水を分配する温水流入ヘッダーと、
     前記プレート積層体における複数の前記温水流路出口が配置される温水流出部に接続され、複数の前記温水流路出口からの温水を合流する温水流出ヘッダーと、を備え、
     前記温水プレートの前記温水流路を流通する温水からの熱によって前記液化ガスプレートの前記液化ガス流路を流通する液化ガスを気化するように構成された気化器であって、
     前記液化ガスプレートの前記液化ガス流路入口に、前記液化ガス流路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が設けられている気化器。
  10.  前記流路断面積拡大部から複数の前記液化ガス流路が分岐しており、
     前記流路断面積拡大部は、複数の前記液化ガス流路の流路断面積の合計よりも大きい流路断面積を有する請求項9記載の気化器。
  11.  前記流路断面積拡大部の形成幅が、複数の前記液化ガス流路の並設幅より大きい請求項10記載の気化器。
  12.  前記流路断面積拡大部は、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請求項9~11の何れかに記載の気化器。
  13.  前記流路断面積拡大部は、前記液化ガスプレート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請求項9~12の何れかに記載の気化器。
  14.  前記流路断面積拡大部の深さが、前記液化ガスプレートの厚み未満である請求項9~13の何れかに記載の気化器。
  15.  前記流路断面積拡大部の内周面の一部が前記温水プレートによって構成されている請求項9~14の何れかに記載の気化器。
  16.  第1の金属製のプレート上に液化ガス流路を備えると共に、該プレートの一側端に前記液化ガス流路の一端に連通する液化ガス流路入口が形成され、該プレートの他側端に前記液化ガス流路の他端に連通する液化ガス流路出口が形成された液化ガスプレートと、第2の金属製のプレート上に温水流路を備えると共に、該プレートの一側端に前記温水流路の一端に連通する温水流路入口が形成され、該プレートの他側端に前記温水流路の他端に連通する温水流路出口が形成された温水プレートとを、交互に積層することによって構成されたプレート積層体と、
     前記プレート積層体における複数の前記液化ガス流路入口が配置される液化ガス流入部に接続され、複数の前記液化ガス流路入口に液化ガスを分配する液化ガス流入ヘッダーと、
     前記プレート積層体における複数の前記液化ガス流路出口が配置されるガス流出部に接続され、複数の前記液化ガス流路出口からのガスを合流するガス流出ヘッダーと、
     前記プレート積層体における複数の前記温水流路入口が配置される温水流入部に接続され、複数の前記温水流路入口に温水を分配する温水流入ヘッダーと、
     前記プレート積層体における複数の前記温水流路出口が配置される温水流出部に接続され、複数の前記温水流路出口からの温水を合流する温水流出ヘッダーと、を備え、
     前記温水プレートの前記温水流路を流通する温水からの熱によって前記液化ガスプレートの前記液化ガス流路を流通する液化ガスを気化するように構成された気化器であって、
     前記ガス流入ヘッダーは、液化ガスを流入するための流入口と、該流入口から流入した液化ガスを前記プレート積層体の前記液化ガス流入部に配置された複数の前記液化ガス流路入口に分配して流入させるマニホールドとして機能する内部空間とを有し、該内部空間を構成する壁面の少なくとも一部が断熱部材で被覆されている気化器。
  17.  前記断熱部材は内部に空間層を含む請求項16記載の気化器。
  18.  第1の金属製のプレート上に液化ガス流路を備えると共に、該プレートの一側端に前記液化ガス流路の一端に連通する液化ガス流路入口が形成され、該プレートの他側端に前記液化ガス流路の他端に連通する液化ガス流路出口が形成された液化ガスプレートと、第2の金属製のプレート上に温水流路を備えると共に、該プレートの一側端に前記温水流路の一端に連通する温水流路入口が形成され、該プレートの他側端に前記温水流路の他端に連通する温水流路出口が形成された温水プレートとを、交互に積層することによって構成されたプレート積層体と、
     前記プレート積層体における複数の前記液化ガス流路入口が配置される液化ガス流入部に接続され、複数の前記液化ガス流路入口に液化ガスを分配する液化ガス流入ヘッダーと、
     前記プレート積層体における複数の前記液化ガス流路出口が配置されるガス流出部に接続され、複数の前記液化ガス流路出口からのガスを合流するガス流出ヘッダーと、
     前記プレート積層体における複数の前記温水流路入口が配置される温水流入部に接続され、複数の前記温水流路入口に温水を分配する温水流入ヘッダーと、
     前記プレート積層体における複数の前記温水流路出口が配置される温水流出部に接続され、複数の前記温水流路出口からの温水を合流する温水流出ヘッダーと、を備え、
     前記温水プレートの前記温水流路を流通する温水からの熱によって前記液化ガスプレートの前記液化ガス流路を流通する液化ガスを気化するように構成された気化器であって、
     前記液化ガス流路出口は、前記液化ガスプレートにおける前記液化ガス流路入口が設けられた辺に対して垂直であり且つ前記液化ガス流路入口を通る仮想的な直線によって区切られる一側に設けられ、
     前記液化ガス流路は、前記液化ガス流路入口と前記液化ガス流路出口とを結ぶ経路において前記仮想的な直線によって区切られる他側を迂回する迂回部を有する気化器。
  19.  前記液化ガス流路は、前記液化ガスプレート上に方形状の液化ガス流路形成領域を形成しており、
     前記液化ガス流路は、前記液化ガス流路形成領域内にジグザグ状に形成されており、
     前記液化ガス入口に流入した液化ガスは、前記液化ガス流路形成領域の角部ではない辺部から該液化ガス流路形成領域内の前記液化ガス流路に流入する請求項18記載の気化器。
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