(57)【要約】【課題】気化対象媒体の流量、圧力変動を、確実に低減することができる伝熱管を備えた温水バス式気化器を提供する。【解決手段】温水バス１を形成するシェル本体２内に、温水と熱交換して気化対象媒体を気化させる複数列の伝熱管３で成る伝熱管束４を設け、伝熱管３を、複数本の直管部３ａとそれら直管部３ａを接続する複数本の円弧状の１８０度リターンベンド３ｂより構成し、直管部３ａと前記１８０度リターンベンド３ｂの内部に、夫々伝熱促進体Ａを配置した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水バスを形成するシェル本体内に、温水と熱交換して気化対象媒体を気化させる複数列の伝熱管で成る伝熱管束を設け、
前記伝熱管を、複数本の直管部とそれら直管部を接続する複数本の円弧状の１８０度リターンベンドより構成し、
前記直管部と前記１８０度リターンベンドの内部に、夫々伝熱促進体を配置したことを特徴とする温水バス式気化器。
【請求項２】
前記１８０度リターンベンドの内部に配置された伝熱促進体は、前記１８０度リターンベンドの内壁面と所定間隔をあけて配置される円弧状の棒状本体と、前記棒状本体の周囲に形成され、前記所定間隔を維持するために設けられた間隔保持部材とよりなることを特徴とする請求項１記載の温水バス式気化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化天然ガス（ＬＮＧ）や液化酸素（ＬＯ２）、液化窒素（ＬＮ２）、液化エチレン等の気化対象媒体を、温水を用いて気化する温水バス式気化器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、小規模のＬＮＧ基地において設置されるＬＮＧ等の気化対象媒体を連続気化する気化器としては、大気を熱源とする空温式気化器と、温水を熱源とする温水式気化器が知られていた。温水式気化器は、連続運転ができ、切り替え予備機を必要としない。更に、小スペース、低イニシャルコストであるという理由で採用されてきた。
【０００３】
また、従来から温水式気化器を含む様々な気化器が採用されてきたが、それら気化器のうち、伝熱管内に伝熱促進体を挿入配置した気化器として、特許文献１、特許文献２、並びに特許文献３に記載の気化器がある。
【０００４】
特許文献１には、低温液化ガス用オープンラック式気化器が開示されている。この気化器は、下部ヘッダーと上部ヘッダー間に伝熱管を並列させて、その下部ヘッダー内に導入した低温液化ガスが伝熱管内を上昇する間に、伝熱管の外側を流下する海水の熱により気化し、その気化したガスを上部ヘッダーから消費側に送出する気化器であって、その伝熱管内に、インバー材製伝熱促進体が挿入されている。
【０００５】
特許文献２には、水平に流れる気体を熱源として低温液化ガスを気化させる低温液化ガス気化器が開示されている。この気化器には、蒸発用熱交換器と過熱用熱交換器が設けられており、蒸発用熱交換器や過熱用熱交換器の内部に設けられた複数の伝熱管はＵ曲げ部で交互に端部が連結されているが、ツイストテープ等の伝熱促進材は伝熱管の内部のみに充填されている。
【０００６】
特許文献３には、空温式液化ガス気化器が開示されている。この気化器は、液化ガスを空気との熱交換により気化させて気化ガスを生成するための気化用上下屈曲伝熱管路部、及びその気化用上下屈曲伝熱管路部で生成された気化ガスを空気との熱交換により加温するための加温用上下屈曲伝熱管路部から形成される上下屈曲伝熱管路部を備え、少なくとも気化用上下屈曲伝熱管路部の伝熱管（直管）内にツイストテープ部材が挿入、固定されている。
【０００７】
以上説明したように、これら特許文献１〜３に記載の気化器の伝熱管内には、ツイストテープ等の伝熱促進体が挿入されている。これら伝熱促進体は、伝熱管内で液化天然ガス（ＬＮＧ）等の気化対象媒体が異常沸騰することを抑制して、伝熱性能の低下、及び気化対象媒体の流量、圧力変動を低減することを目的として、気化器の伝熱管内に挿入されるものである。
【０００８】
しかしながら、伝熱促進体が挿入されているのは、特許文献１〜３ともに、直管状の伝熱管内だけである。その理由は、実際に伝熱促進体として用いられるのは、インバー材製やアルミニウム製のツイストテープと呼ばれる捩りフラットバーであって、直管内への挿入は間可能であるが、Ｕ曲げ部等の曲線状に曲がった管内への挿入は極めて困難であるからと考えられる。
【０００９】
伝熱管が、直管部と円弧状の１８０度リターンベンドで構成されている場合、効率的に熱交換を行うことができる。しかし、伝熱管のうち直管部の内部だけに伝熱促進体が挿入されていた場合、円弧状の１８０度リターンベンド内に気化対象媒体の未蒸発液が残ることになる。この残存未蒸発液が一定量以上である場合、１８０度リターンベンド内でスロッシングが発生し、気化対象媒体の流量、圧力変動を増長させる要因になる。一度、この気化対象媒体の流量、圧力変動が発生すると、密度波振動の原理により容易にその振動は治まらないため、大きな問題となる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２８０８６１号公報
【特許文献２】特開２００１−３０４４９４号公報
【特許文献３】特開２００８−１２８３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたもので、気化対象媒体の流量、圧力変動を、確実に低減することができる伝熱管を備えた温水バス式気化器を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、温水バスを形成するシェル本体内に、温水と熱交換して気化対象媒体を気化させる複数列の伝熱管で成る伝熱管束を設け、前記伝熱管を、複数本の直管部とそれら直管部を接続する複数本の円弧状の１８０度リターンベンドより構成し、前記直管部と前記１８０度リターンベンドの内部に、夫々伝熱促進体を配置したことを特徴とする温水バス式気化器温水バス式気化器である。
【００１３】
請求項２記載の発明は、前記１８０度リターンベンドの内部に配置された伝熱促進体は、前記１８０度リターンベンドの内壁面と所定間隔をあけて配置される円弧状の棒状本体と、前記棒状本体の周囲に形成され、前記所定間隔を維持するために設けられた間隔保持部材とよりなることを特徴とする請求項１記載の温水バス式気化器である。      
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１記載の温水バス式気化器によると、伝熱管の直管部と１８０度リターンベンドの夫々の内部に、伝熱促進体を配置することで、確実に気化対象媒体の流量、圧力変動を低減することができる。
【００１５】
本発明の請求項２記載の温水バス式気化器によると、従来のツイストテープのような伝熱促進体では挿入が困難であった１８０度リターンベンドの内部への伝熱促進体の挿入を、問題なく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。
【００１７】
図１および図２は、本発明の温水バス式気化器を示す断面図であって、図１は、温水バス式気化器の長手方向の垂直断面図、図２は、図１と直交する方向の温水バス式気化器の垂直断面図である。また、図３は、伝熱管の１８０度リターンベンドを含む要部を示す垂直断面図である。
【００１８】
本発明の温水バス式気化器は、温水が供給されるための温水バス１を形成するシェル本体２と、このシェル本体２の内部に設けられる複数列の伝熱管３等で形成された伝熱管束４を備えて構成されており、この伝熱管束４に液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化酸素（ＬＯ２）、液化窒素（ＬＮ２）、或いは液化エチレン等の気化対象媒体を供給する供給ライン５が連通されている。
【００１９】
本実施形態では、シェル本体２は水平円筒型であり、両端面が蓋板９、１０で閉塞されることで温水バス１を形成している。また、シェル本体２内の下部には温水分散管１１が設けられている。本実施形態では、温水分散管１１は左右一対の円筒管であって、一方の蓋板９側の端部は閉塞されており、他方の蓋板１０側の端部でシェル本体２を貫通して設けられた温水を供給する給水管１２に夫々連通している。温水分散管１１の表面には、その長手方向に均等に、複数の微細な出水孔（図示せず）が開口しており、温水バス１内に温水を均等に供給することができる。尚、１９はシェル本体２を設置支持するためのサドルである。
【００２０】
以上の説明では、シェル本体２が水平円筒型であり、温水分散管１１は左右一対の円筒管であると説明したが、シェル本体２は角型等の形状であっても良く、また、温水分散管１１は一本或いは三本以上であっても良い。
【００２１】
伝熱管束４は、その内部に供給されたＬＮＧ等の気化対象媒体を、温水バス１内に供給された温水と熱交換することにより、その伝熱管束４の内部で、ＬＮＧ等の気化対象媒体を天然ガス（ＮＧ）等のガスとして気化、蒸発させるために設けられたもので、伝熱管３を複数列並べて構成されており、これら伝熱管３の始端を入口ヘッダー部６に、終端を出口ヘッダー部１３に夫々連通して形成されている。尚、入口ヘッダー部６と出口ヘッダー部１３の詳細については、後ほど詳細に説明する。
【００２２】
各伝熱管３は、例えば、上下複数本の平行に配置した直管部３ａと、それら直管部３ａを接続する複数本の円弧状の１８０度リターンベンド３ｂより構成されており、シェル本体２内に複数本の直管部３ａが水平に延びて複数回パスされる。本実施形態では、各伝熱管３において、複数本の１８０度リターンベンド３ｂを、図２に示すように、水平或いは斜めに向けて様々に配置することにより、各伝熱管３を、温水バス１の端面側（蓋板９或いは１０）側から見てジグザグに配置することができる。このように、各伝熱管３をシェル本体２内にジグザグに配置することにより、各伝熱管３の間に間隔をあけて、水平円筒型のシェル本体２内に伝熱管束４を、幅広く高密度に有効に配置することができる。
【００２３】
尚、以上の説明では、１８０度リターンベンド３ｂを水平或いは斜めに向けて配置することにより、各伝熱管３をジグザグに配置することができると説明したが、このジグザグ配置は、シェル本体２が水平円筒型の場合に、シェル本体２内に伝熱管束４を、幅広く高密度に配置することができるという点で有効であるが、シェル本体２が角型の場合は勿論、水平円筒型の場合であっても、全ての１８０度リターンベンド３ｂを垂直に配置し、各伝熱管３を平行に配置しても構わない。また、伝熱管３をジグザグに配置する場合も、１８０度リターンベンド３ｂの配置に、水平と斜め配置以外に垂直の配置を含んでいても良い。
【００２４】
また、伝熱管３の、上下複数本の平行に配置した直管部３ａと、それら直管部３ａを接続する複数本の円弧状の１８０度リターンベンド３ｂの内部には、図３に示すように、夫々伝熱促進体Ａが配置されている。
【００２５】
直管部３ａの内部に配置された伝熱促進体Ａは、従来からのステンレス製等の捩りフラットバー状のツイストテープＡｂである。このツイストテープＡｂは、従来と同様に直管部３ａの一端面の開口から挿入され、直管部３ａ内に固定される。
【００２６】
円弧状の１８０度リターンベンド３ｂの内部に配置された伝熱促進体Ａは、ステンレス製等であって、１８０度リターンベンド３ｂの内壁面と所定間隔をあけて配置される円弧状の棒状本体Ａａ１と、その棒状本体Ａａ１の周囲に形成された間隔保持部材Ａａ２とより構成される。尚、間隔保持部材Ａａ２は、１８０度リターンベンド３ｂの内壁面と棒状本体Ａａ１の表面との間に形成される隙間の幅を確保するために設けられる。
【００２７】
図４は、１８０度リターンベンドの内部へ挿入配置した伝熱促進体の一例を示す。この図４において、棒状本体Ａａ１は、円弧状に曲げられた断面円形で中実の棒状部材であって、その両端部と中央部の合計３箇所の表面周囲には間隔保持部材Ａａ２が設けられている。間隔保持部材Ａａ２は、長方形に棒状本体Ａａ１が貫通する孔を開けたような形状の板材であって、棒状本体Ａａ１の両端部と中央部の表面周囲に設けられている。これら間隔保持部材Ａａ２の大きさは、伝熱管３の１８０度リターンベンド３ｂの内部に挿入可能な大きさで、挿入時に、間隔保持部材Ａａ２の四隅の角の全てが１８０度リターンベンド３ｂの内壁面との間に極僅かな隙間を形成することができる程度の大きさである。尚、棒状本体Ａａ１の両端部と中央部の表面周囲に形成される間隔保持部材Ａａ２のうち、中央部の間隔保持部材Ａａ２は、両端部の間隔保持部材Ａａ２とは異なる方向（例えば９０°向きが異なる直交方向）を向いて設けられている。
【００２８】
これら間隔保持部材Ａａ２のうち、一端部或いは両端部の間隔保持部材Ａａ２の四隅の角を１８０度リターンベンド３ｂの内壁面に溶接することで、伝熱促進体Ａは、１８０度リターンベンド３ｂの内部に固定される。尚、この伝熱促進体Ａは、１８０度リターンベンド３ｂと同様に円弧状であるため、１８０度リターンベンド３ｂの内部への挿入は容易に行うことができる。
【００２９】
図５には、図４と異なる形状の伝熱促進体Ａを示す。図４に示す伝熱促進体Ａとの違いは、両端部と中央部の間隔保持部材Ａａ２に加えて、両端部と中央部の間隔保持部材Ａａ２の間に、更に中間部の間隔保持部材Ａａ２が設けられており、棒状本体Ａａ１の表面周囲に設けられた間隔保持部材Ａａ２は、合計５枚である点である。また、中間部の間隔保持部材Ａａ２は、４５度ずつ傾いて設けられており、１８０度リターンベンド３ｂの内部を通過する気化対象媒体は捻り回るようにして通過し、気化対象媒体を１８０度リターンベンド３ｂの内壁面により顕著に接触させる作用がある。
【００３０】
図６には、更に異なる形状の伝熱促進体Ａを示す。図５に示す伝熱促進体Ａとの違いは、間隔保持部材Ａａ２の形状が異なる点である。図５に示す棒状本体Ａａ１の表面周囲に設けられた間隔保持部材Ａａ２は長方形であるが、この間隔保持部材Ａａ２は、円形の一側部が切り欠かれたような（この一側部を切欠部という）、所謂バッフル形状となっている。５枚の間隔保持部材Ａａ２は、夫々異なる方向に傾いた状態で設けられており、この伝熱促進体Ａが挿入された１８０度リターンベンド３ｂの内部を通過する気化対象媒体は、間隔保持部材Ａａ２の切欠部と１８０度リターンベンド３ｂの内壁面の間に形成される隙間を横断流れするようにして、１８０度リターンベンド３ｂの内部を通過し、気化対象媒体を１８０度リターンベンド３ｂの内壁面により顕著に接触させる作用がある。
【００３１】
また、シェル本体２が水平円筒型の場合は、その水平円筒の両側の内周面近傍に、伝熱管束４の両端部に接近して整流板１４、１５が設けられる。この整流板１４、１５をシェル本体２内に設けることにより、整流板１４、１５を設けない場合に、伝熱管束４の端部とシェル本体２の内周面の間に形成されるスペース、すなわち、温水がバイパスするスペースを、極力狭くすることができる。
【００３２】
一方の整流板１５は、その上下端ともにシェル本体２の内周面に隙間なく固着されているが、他方の整流板１４は、上端縁が角波状に形成されており、熱交換後に温度が低下した温水が、その上端縁とシェル本体２の内周面の間に形成された隙間よりオーバーフローして、その整流板１４とシェル本体２の内周面の間に形成されたタウンカマー１６に溜まるように構成されており、そのタウンカマー１６内に溜まった熱交換後に温度が低下した温水が、タウンカマー１６の側面を形成するシェル本体２に取り付けられた排水管１７を通ってボイラ系の次工程に送出される。
【００３３】
尚、整流板１４の上端は、必ずしも角波状に形成されていなくても良く、熱交換後の温水がオーバーフローできるように構成されておれば、例えば、整流板１４の上端がシェル本体２の内周面に固着されず、整流板１４の上端とシェル本体２の内周面の間に隙間が形成される構成、整流板１４の上部に孔が設けられた構成等、様々な構成を採用することが可能である。
【００３４】
供給ライン５は、伝熱管束４にＬＮＧ等の気化対象媒体を直接供給する入口ヘッダー部６と、その入口ヘッダー部６に気化対象媒体を供給すると共に蓋板９を貫通する供給管７と、その供給管７に外部の気化対象媒体供給用の配管（図示しない）を接続するためのフランジ接続部８を備えている。
【００３５】
出口ヘッダー部１３には、伝熱管３の終端が連通している。この出口ヘッダー部１３は入口ヘッダー部６と比較して内径が大きくなっている。その理由は、入口ヘッダー部６内に供給されるのは液体のＬＮＧ等の気化対象媒体であるのに対し、出口ヘッダー部１３にはその気化対象媒体が気化、蒸発し、体積が膨張したＮＧ等の気体が充填されるためである。出口ヘッダー部１３を出たＮＧ等の気体は、蓋板９を貫通する排気管１８を通って次工程に送出される。
【００３６】
尚、以上の説明では、入口ヘッダー部６に連通する供給管７と、出口ヘッダー部１３に連通する排気管１９は、共に蓋板９を貫通すると説明したが、本実施形態のように、入口ヘッダー部６と出口ヘッダー部１３は、必ずしも蓋板９寄りだけに設けられている必要はなく、蓋板１０よりにも併せて設けられていても良く、その場合は入口ヘッダー部６に連通する供給管７と、出口ヘッダー部１３に連通する排気管１８は、蓋板１０を貫通する。
【００３７】
以上説明したように、本発明の温水バス式気化器においては、伝熱促進体を直管部３ａの内部ばかりでなく、１８０度リターンベンド３ｂの内部にも配置するので、より確実に気化対象媒体の流量、圧力変動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態の温水バス式気化器を示すもので、長手方向の垂直断面図である。
【図２】同実施形態の温水バス式気化器を示すもので、図１と直交する方向の垂直断面図である。
【図３】同実施形態の伝熱管の１８０度リターンベンドを含む要部を示す断面図である。
【図４】同実施形態の１８０度リターンベンドとその内部に配置される伝熱促進体を示し、中央はその垂直断面図、その周囲は矢印で示す位置での間隔保持部材に平行する断面図である。
【図５】本発明の異なる実施形態で、中央はその垂直断面図、その周囲は矢印で示す位置での間隔保持部材に平行する断面図である。
【図６】本発明の更に異なる実施形態で、中央はその垂直断面図、その周囲は矢印で示す位置での間隔保持部材に平行する断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
Ａ…伝熱促進体
Ａａ１…棒状本体
Ａａ２…間隔保持部材
１…温水バス
２…シェル本体
３…伝熱管
３ａ…直管部
３ｂ…１８０度リターンベンド
４…伝熱管束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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