(57)【要約】  各々が内部に気化管が形成されている一対の熱交換器ブロックを具備するベーパライザー。熱交換器ブロックは対面して配置されており且つベーパライザー管が一体的に直列に結合されている。複数個の正温度係数（ＰＴＣ）加熱要素が熱交換器ブロック間の位置にクランプされて液化ガスの気化のための熱を供給する。容量制御弁がベーパライザー管内への液化ガスの流れを制御する。
2005511972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を気化させるベーパライザーにおいて、
ブロックの熱伝導性物質から管の内容物へ熱を伝達させるために熱導電性管を内部に埋設した熱伝導性物質からなるブロックを具備する熱交換器であって、前記ブロックが実質的に平面状の表面部分を具備する少なくとも１つの表面を持っており、前記管が気化されるべき流体を受取るインレット部分と気化した流体を排出するアウトレット部分とを持っており、前記インレット部分及びアウトレット部分が前記ブロックから突出している熱交換器、
複数個の正温度係数ヒーター要素であって、各々が少なくとも１つの実質的に平面状の表面が形成されており、前記ヒーター要素はそれらの平面状表面が前記ブロックの平面状表面部分と向かい合って面接触した状態で位置されている複数個の正温度係数ヒーター要素、
を有しているベーパライザー。
【請求項２】
請求項１において、前記ヒーター要素がそれらの平面状表面が前記ブロックの平面状表面部分と実質的に同一面状の並列配置に配列されているベーパライザー。
【請求項３】
請求項２において、前記ヒーター要素が単一行整列状態に配列されているベーパライザー。
【請求項４】
請求項３において、前記ヒーター要素が長尺状であり且つ各々が長手軸を前記行の方向を横断して配列して配向されており、且つ前記行内の１つ置きのヒーター要素が隣接するヒーター要素から長手方向にオフセットされているベーパライザー。
【請求項５】
請求項１において、前記ブロックが、更に、端部表面を包含しており、且つ前記管のインレット部分及びアウトレット部分が前記ブロックの端部表面から突出しているベーパライザー。
【請求項６】
請求項１において、前記ヒーター要素が電気的に並列的に結合されているベーパライザー。
【請求項７】
請求項１において、前記ブロックが第一対の対向エッジ表面と第二対の対向エッジ表面とを包含しており、前記第一及び第二対のエッジ表面が前記平面状表面部分を具備する表面の周囲を画定しているベーパライザー。
【請求項８】
請求項７において、前記管のインレット部分及びアウトレット部分の両方が前記第一及び第二対のエッジ表面の同一のエッジ表面から突出しているベーパライザー。
【請求項９】
請求項１において、更に、前記ヒーター要素と前記ブロックの平面状表面部分との間に配設されている伝熱媒体を包含しているベーパライザー。
【請求項１０】
請求項１において、前記管が湾曲した経路に沿って前記ブロック内を延在しているベーパライザー。
【請求項１１】
請求項１０において、前記ブロックが、更に、第一及び第二の対向した端部表面を包含しており、前記管のインレット及びアウトレット部分が前記ブロックの第一端部表面から突出しており、前記管の湾曲した経路が前記第一端部表面におけるインレット部分から前記第二端部表面に隣接した第二端部位置へ延在しており、且つ前記第二端部位置から前記第一端部表面におけるアウトレット部分へ延在しているベーパライザー。
【請求項１２】
請求項１１において、前記管が前記第一端部表面におけるインレット部分と第一湾曲経路部分に沿っての前記第二端部位置との間に延在しており且つ前記第二端部部分と第二湾曲経路部分に沿った前記第一端部表面におけるアウトレット部分との間に延在しており、前記第一及び第二湾曲経路部分が前記ブロック内において互いにオフセットされているベーパライザー。
【請求項１３】
請求項１２において、前記第一及び第二湾曲経路部分のうちの１つが前記ブロックの平面状表面部分に向かって前記ブロック内において位置されているベーパライザー。
【請求項１４】
請求項１において、前記ヒーター要素の各々が気化されるべき流体の飽和温度より大きな硬化温度を有しているベーパライザー。
【請求項１５】
電源と共に使用する請求項１のベーパライザーにおいて、前記ヒーター要素が、電源により供給される電力のベーパライザーによる規制なしで直接的に電源へ接続可能であるベーパライザー。
【請求項１６】
流体を気化させるベーパライザーにおいて、
第一ブロックの熱伝導性物質から第一管の内容物へ伝熱させるために熱伝導性第一管が内部に埋設されている熱伝導性物質の第一ブロックを具備している熱交換器であって、前記第一ブロックが実質的に平面状の表面部分を具備している少なくとも１つの表面を具備しており、前記第一管が気化されるべき流体を受取るインレット部分と気化した流体を排出させるアウトレット部分とを具備しており、前記インレット及びアウトレット部分は前記第一ブロックから突出しており、且つ前記熱交換器は第二ブロックの熱伝導性物質から第二管の内容物へ伝熱させるために熱伝導性第二管が内部に埋設されている熱伝導性物質の第二ブロックを具備しており、前記第二ブロックは実質的に平面状の表面部分を具備している少なくとも１つの表面を具備しており、前記第二管は気化されるべき流体を受取るインレット部分と気化された流体を排出するアウトレット部分とを具備しており、前記第一及び第二ブロックの平面状表面部分が互いに向き合っており且つそれらの間に空間を画定するために互いに離隔されて前記第一及び第二ブロックが配設されており、前記第一管のアウトレット部分が前記第二管のインレット部分へ接続されている熱交換器、
複数個の正温度係数ヒーター要素であって、各々が第一及び第二の対向した実質的に平面状の平行表面が形成されており、前記ヒーター要素は前記第一及び第二ブロックの間の前記空間内に位置されており前記ヒーター要素の第一平面状表面は前記第一ブロックの平面状表面部分と向かい合って面接触しており且つ前記ヒーター要素の第二平面状表面は前記第二ブロックの平面状表面部分と向かい合って面接触している複数個の正温度係数ヒーター要素、
を有しているベーパライザー。
【請求項１７】
請求項１６において、更に、前記第一及び第二ブロックの平面状表面部分の間にきつくクランプされているヒーター要素と共に前記第一及び第二ブロックを一体的に保持する少なくとも１個のクランプ部材を包含しているベーパライザー。
【請求項１８】
請求項１６において、前記ヒーター要素がそれらの第一平面状表面が前記第一ブロックの平面状表面部分と実質的に同一面状の並列配置関係で配置されており且つそれらの第二平面状表面が前記第二ブロックの平面状表面部分と実質的に同一面状の平行な配置関係で配置されているベーパライザー。
【請求項１９】
請求項１８において、前記ヒーター要素が単一行整列状態で配置されているベーパライザー。
【請求項２０】
請求項１９において、前記ヒーター要素が長尺状であり且つ各々が長手軸を前記行の方向に対して横断して配置させて配向されており、且つ前記行内の１つ置きのヒーター要素が隣接するヒーター要素から長手方向にオフセットされているベーパライザー。
【請求項２１】
請求項１６において、前記第一ブロックが、更に、端部表面を包含しており、且つ前記第一管のインレット及びアウトレット部分が前記第一ブロックの端部表面から突出しており、且つ前記第二ブロックが、更に、端部表面を包含しており、且つ前記管のインレット及びアウトレット部分が前記第二ブロックの端部表面から突出しているベーパライザー。
【請求項２２】
請求項２１において、前記第一及び第二ブロックの端部表面が互いに隣接して配置されており、且つ前記第一管のアウトレット部分が隣接する端部表面に隣接した前記第二管のインレット部分へ接続しているベーパライザー。
【請求項２３】
請求項１６において、前記ヒーター要素が電気的に並列して結合されているベーパライザー。
【請求項２４】
請求項１６において、前記第一ブロックが第一対の対抗したエッジ表面と第二対の対抗したエッジ表面とを包含しており、前記第一ブロックの前記第一及び第二対のエッジ表面が前記平面状の表面部分との前記第一ブロックの表面の周囲を画定しており、且つ前記第二ブロックが第一対の対向するエッジ表面と第二対の対向するエッジ表面とを包含しており、前記第二ブロックの前記第一及び第二対のエッジ表面が前記平面状の表面部分との前記第二ブロックの表面の周囲を画定しているベーパライザー。
【請求項２５】
請求項２４において、前記第一管のインレット及びアウトレット部分の両方が前記第一ブロックの第一及び第二対のエッジ表面の同一のエッジ表面から突出しており、前記第二管のインレット及びアウトレット部分の両方が前記第二ブロックの第一及び第二対のエッジ表面の同一のエッジ表面から突出しているベーパライザー。
【請求項２６】
請求項１６において、更に、前記ヒーター要素と前記第一及び第二ブロックの平面状表面部分との間に配設されている伝熱媒体を包含しているベーパライザー。
【請求項２７】
請求項１６において、前記第一及び第二管が、夫々、第一及び第二湾曲経路に沿って夫々の第一及び第二ブロック内を延在しているベーパライザー。
【請求項２８】
請求項２７において、前記第一及び第二ブロックの各々が、更に、第一及び第二の対向した端部表面を包含しており、前記第一及び第二管のインレット及びアウトレット部分が夫々前記第一及び第二ブロックの第一端部表面から突出しており、前記第一及び第二管の各々の第一及び第二湾曲経路が前記第一端部表面におけるインレット部分から前記第二端部表面に隣接した第二端部位置へ延在し、且つ前記第二端部位置から前記第一端部表面におけるアウトレット部分へ延在しているベーパライザー。
【請求項２９】
請求項２８において、前記第一及び第二管の各々が前記第一端部表面におけるインレット部分と第一湾曲経路部分に沿っての前記第二端部位置との間に延在しており且つ前記第二端部位置と夫々の第一及び第二湾曲経路の第二湾曲経路部分に沿った前記第一端部表面におけるアウトレット部分との間に延在しており、前記第一及び第二湾曲経路の各々の第一及び第二湾曲経路部分が夫々の第一及び第二ブロック内において互いにオフセットされているベーパライザー。
【請求項３０】
請求項２９において、前記第一及び第二湾曲経路の各々の第一及び第二湾曲経路部分の１つがその平面状表面部分に向って夫々の第一及び第二ブロック内に位置されているベーパライザー。
【請求項３１】
請求項１６において、前記ヒーター要素の各々が気化されるべき流体の飽和温度より大きな硬化温度を有しているベーパライザー。
【請求項３２】
電気的電源と共に使用する請求項１６のベーパライザーにおいて、前記ヒーター要素が電源により供給される電力のベーパライザーによる規制なしで直接的に電源へ接続可能であるベーパライザー。
【請求項３３】
流体を気化させるベーパライザーにおいて、
ブロックの熱伝導性物質から管の内容物へ伝熱させるために内部に管を埋設した熱伝導性物質のブロックを具備している熱交換器であって、前記管が気化されるべき流体を受取るインレット部分と気化した流体を排出するアウトレット部分とを具備している熱交換器、
前記ブロックへ熱的に結合されている複数個の正温度係数ヒーター要素、
を有しているベーパライザー。
【請求項３４】
請求項３３において、前記ヒーター要素が、各々、実質的に平面状の表面で平坦状であり、且つ前記ブロックが平面状の表面部分を具備しており、前記ヒーター要素の平面状表面が前記ブロックの平面状表面部分と同一面状の並列配置にあるベーパライザー。
【請求項３５】
請求項３３において、前記ブロックが、更に、端部表面を包含しており、前記管のインレット部分及びアウトレット部分が前記ブロックの端部表面から突出しているベーパライザー。
【請求項３６】
請求項３３において、前記ヒーター要素が電気的に並列して結合されているベーパライザー。
【請求項３７】
請求項３３において、前記管が湾曲経路に沿って前記ブロック内を延在しているベーパライザー。
【請求項３８】
請求項３３において、前記ヒーター要素の各々が気化されるべき流体の飽和温度より大きな硬化温度を有しているベーパライザー。
【請求項３９】
電気的電源と共に使用する請求項３３のベーパライザーにおいて、前記ヒーター要素が電源により供給される電力のベーパライザーによる規制なしで直接的に電源へ接続可能であるベーパライザー。
【請求項４０】
流体を気化させるベーパライザーにおいて、
第一ブロックの熱伝導性物質から第一管の内容物へ伝熱させるために第一管を内部に埋設した熱伝導性物質の第一ブロックを具備している第一熱交換器であって、前記第一ブロックが表面部分を具備しており、前記第一管が気化されるべき流体を受取るインレット部分と気化した流体を排出するアウトレット部分とを具備している第一熱交換器、
第二ブロックの熱伝導性物質から第二管の内容物へ伝熱させるために第二管を内部に埋設した熱伝導性物質の第二ブロックを具備している第二熱交換器であって、前記第二ブロックが表面部分を具備しており、前記第二管が気化すべき流体を受取るインレット部分と気化した流体を排出するアウトレット部分とを具備しており、前記第一及び第二ブロックがその表面部分も互いに向き合わせて配設されており、前記第一管のアウトレット部分が前記第二管のインレット部分へ接続している第二熱交換器、
複数個の正温度係数ヒーター要素であって、各々が第一及び第二の対向した表面が形成されており、前記ヒーター要素は前記第一及び第二ブロックの間に位置されており前記ヒーター要素の第一表面が前記第一ブロックの表面部分と熱的に接触しており且つ前記ヒーター要素の第二表面が前記第二ブロックの表面部分と熱的に接触している複数個の正温度係数ヒーター要素、
を有しているベーパライザー。
【請求項４１】
請求項４０において、前記第一及び第二管のインレット及びアウトレット部分が夫々第一及び第二ブロックから突出しているベーパライザー。
【請求項４２】
請求項４０において、更に、前記第一及び第二ブロックを一体的にきつく保持する少なくとも１つの部材を包含しており、前記ヒーター要素が前記第一及び第二ブロックの表面部分の間にきつくクランプされてそれらの間に位置されているベーパライザー。
【請求項４３】
請求項４０において、前記ヒーター要素が単一行配列状態に配置されているベーパライザー。
【請求項４４】
請求項４３において、前記ヒーター要素が長尺状であり且つ各々が長手軸を前記行の方向に対し横断して配置されて配向されており、且つ前記行内の１つ置きのヒーター要素が隣接するヒーター要素から長手方向にオフセットされているベーパライザー。
【請求項４５】
請求項４０において、前記第一ブロックが、更に、端部表面を包含しており、且つ前記第一管のインレット及びアウトレット部分が前記第一ブロックの端部表面から突出しており、且つ前記第二ブロックが、更に、端部表面を包含しており、且つ前記第二管のインレット及びアウトレット部分が前記第二ブロックの端部表面から突出しており、前記第一及び第二ブロックの端部表面が互いに隣接して配置されており、且つ前記第一管のアウトレット部分が隣接する端部表面に隣接した位置において前記第二管のインレット部分へ接続しているベーパライザー。
【請求項４６】
請求項４０において、前記ヒーター要素が電気的に並列して結合されているベーパライザー。
【請求項４７】
請求項４０において、更に、前記ヒーター要素と前記第一及び第二ブロックの表面部分との間に配設されている伝熱媒体を包含しているベーパライザー。
【請求項４８】
請求項４０において、前記第一及び第二管が、夫々、第一及び第二湾曲経路に沿って夫々の第一及び第二ブロック内を延在しているベーパライザー。
【請求項４９】
請求項４０において、前記ヒーター要素は、各々、気化されるべき流体の飽和温度より大きな硬化温度を有しているベーパライザー。
【請求項５０】
電気的電源と共に使用する請求項４０のベーパライザーにおいて、前記ヒーター要素が電源により供給される電力のベーパライザーによる規制なしで直接的に電源へ接続可能であるベーパライザー。
【請求項５１】
流体を気化させるモジュール型ベーパライザーにおいて、
（ａ）複数個の熱交換器であって、各熱交換器が、
（ｉ）少なくとも１つの実質的に平面状の表面部分を具備する少なくとも１つの表面を有する熱伝導性のブロック、前記熱交換器のブロックは隣接するブロックの平面状表面部分を互いに向い合わせて熱交換器の少なくとも１つの他のブロックに隣接して各ブロックと共に積層可能であり、且つ
（ｉｉ）前記ブロックの熱伝導性物質から管の内容物へ伝熱させるために前記ブロック内に埋設されている熱伝導性管、前記管は気化された流体を受取るインレット部分と気化された流体を排出するアウトレット部分とを具備しており、隣接するブロックの１つのブロックの管のアウトレット部分は隣接するブロックの他のブロックの管のインレット部分へ接続しており、
（ｂ）各々が第一及び第二の対向した実質的に平面状で且つ平行な表面を具備している正温度係数ヒーター要素、複数個の前記ヒーター要素が隣接するブロックの間に位置されており前記ヒーター要素の第一平面状表面が隣接するブロックの１つのブロックの平面状表面部分と向かい合って面接触しており且つ前記ヒーター要素の第二平面状表面が隣接するブロックの他のブロックの平面状表面部分と向かい合って面接触しており、且つ
（ｃ）隣接するブロックの平面状表面部分の間にきつくクランプされそれらの間に位置されたヒーター要素と共に隣接するブロックのブロックをきつく保持する少なくとも１個の部材、
を有しているベーパライザー。
【請求項５２】
請求項５１において、各ブロックの第一及び第二管のインレット及びアウトレット部分が前記ブロックから突出しているベーパライザー。
【請求項５３】
請求項５１において、前記ヒーター要素が隣接するブロックの間において単一行整列状態に配置されているベーパライザー。
【請求項５４】
請求項５１において、前記ブロックは、各々、更に、端部表面を包含しており、前記ブロックの管のインレット及びアウトレット部分は前記ブロックの端部表面から突出しており、隣接するブロックの端部表面は、隣接するブロックの管のインレット部分近くに隣接するブロックの１つのブロックの管のアウトレット部分を位置させるために互いに隣りに配設されているベーパライザー。
【請求項５５】
請求項５１において、前記ヒーター要素は電気的に並列して結合されているベーパライザー。
【請求項５６】
請求項５１において、前記ヒーター要素は、各々、気化されるべき流体の飽和温度より大きな硬化温度を有しているベーパライザー。
【請求項５７】
電気的電源と共に使用する請求項５１のベーパライザーにおいて、前記ヒーター要素は電源により供給される電力のベーパライザーによる規制なしで直接的に電源へ接続可能であるベーパライザー。
【請求項５８】
薄型ベーパライザーを形成する方法において、
第一及び第二管を形成し、各々は所望の形状を有しており且つ気化すべき流体を受取るインレット部分と気化した流体を排出するアウトレット部分とを具備しており、
熱伝導性物質から管の内容物へ熱を伝えるために熱伝導性物質の第一及び第二ブロックの夫々の１つの中に前記第一及び第二管の各々を入れ、且つ前記第一及び第二ブロックの各々に表面部分を与え、
前記第一及び第二ブロックを互いに隣接させその表面部分を互いに向き合わせて配置させ、
各々を前記第一及び第二ブロックの表面部分と熱接触状態で前記第一及び第二ブロックの間に複数個の正温度係数ヒーター要素を配置させ、
前記第一管のアウトレット部分を前記第二管のインレットへ結合させる、
ことを包含している方法。
【請求項５９】
請求項５８において、更に、前記第一及び第二ブロックの表面部分の間にきつくクランプさせ前記ヒーター要素をそれらの間に位置させて前記第一及び第二ブロックを一体的にきつく保持することを包含している方法。
【請求項６０】
請求項５８において、更に、前記第一及び第二ブロックの間に単一行整列状態に前記ヒーター要素を配置させることを包含している方法。
【請求項６１】
請求項５８において、更に、前記ヒーター要素を並列して電気的に接続させることを包含している方法。
【請求項６２】
請求項５８において、更に、気化すべき流体の飽和温度より大きな硬化温度を有するヒーター要素を選択することを包含している方法。
【請求項６３】
請求項５８において、更に、前記第一及び第二ブロックの表面部分の各々に平面状表面を設け、その表面状部分を実質的に並列に配設して前記第一及び第二ブロックを互いに隣接して配置し、各々が第一及び第二の対向した実質的に平面状で平行な表面を有するヒーター要素を選択し、且つ前記ヒーター要素の第一平面状表面を前記第一ブロックの平面状表面と向き合った面接触状態で且つ前記ヒーター要素の第二平面状表面を前記第二ブロックの平面状表面と向き合った面接触状態で前記第一及び第二ブロックの間に前記ヒーター要素と位置決めさせる、
ことを包含している方法。
【請求項６４】
流体を気化させるベーパライザーにおいて、
熱伝導性物質から管の内容物へ伝熱させるために内部に管を埋設した熱伝導性物質のマスを具備する熱交換器であって、前記管が気化すべき流体を受取るインレット部分と気化した流体を排出するアウトレット部分とを具備している熱交換器、
前記熱伝導性物質へ熱的に結合されている複数個の正温度係数ヒーター要素、
を有しているベーパライザー。
【請求項６５】
請求項６４において、前記ヒーター要素は、各々、前記熱伝導性物質の外部表面に対して位置されているベーパライザー。
【請求項６６】
請求項６４において、前記ヒーター要素は、各々、熱導電性物質内に埋設されているベーパライザー。
【請求項６７】
請求項６４において、更に、チャンバーを包含しており、且つ前記熱伝導性物質は前記チャンバー内に包含されている流体であり、且つ前記ヒーター要素は前記熱伝導性流体内に浸漬されているベーパライザー。
【請求項６８】
請求項６４において、前記管は前記熱伝導性物質内に埋設されているコイル状部分を包含しているベーパライザー。
【請求項６９】
請求項６８において、前記熱伝導性物質は長手軸を具備する円筒形状を有しており、且つ前記管のコイル状部分は前記長手軸の周りに配置されているベーパライザー。
【請求項７０】
請求項６４において、前記ヒーター要素は、各々、前記熱伝導性物質内に埋設されているロッド形状部分を包含しているベーパライザー。
【請求項７１】
請求項６４において、前記熱伝導性物質はその中に複数個の長尺状アパーチャーを有しており、且つ前記ヒーター要素は、各々、前記アパーチャーのうちの１つの中に位置されたロッド形状部分を包含しているベーパライザー。
【請求項７２】
請求項７１において、前記複数個の長尺状アパーチャーは１つの軸について大略長手方向に整列して配置されており且つ前記管は前記熱伝導性物質内に埋設されており且つ前記長尺状アパーチャに近接して前記軸の周りに巻き回しているコイル状部分を包含しているベーパライザー。
【請求項７３】
請求項７２において、前記熱伝導性物質は表面部分を有しており、且つ前記複数個の長尺状アパーチャーは前記表面部分において開放端を有しており、且つ前記ヒーター要素は前記開放端から外へ延在する端部部分を有しており、且つ、更に、突出するヒーター要素端部部分をカバーするために前記表面部分において着脱自在に位置決め可能なキャップを包含しているベーパライザー。
【請求項７４】
請求項６４において、更に、長手軸を具備する長尺状チャンバーを包含しており、且つ前記熱伝導性物質が前記チャンバー内に包含されている流体であり、前記ヒーター要素は、各々、前記長手方向軸とほぼ整列して前記熱伝導性流体内に浸漬されているロッド形状部分を包含しており、且つ前記管は前記熱伝導性流体内に浸漬されており且つ前記ロッド形状部分に近接して前記長手軸周りに巻き回しているコイル状部分を包含しているベーパライザー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液化石油ガス等の液化ガスを気化させるベーパライザーに関するものであって、更に詳細には、液化ガスベーパライザーにおいて使用される熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液化ガスの制御した気化のためのベーパライザーは一般的に知られている。１つの電気的加熱型液化石油ガス（ＬＰＧ）ベーパライザーは米国特許第４，２５５，６４６号において開示されている。別の液化ガス気化ユニットは米国特許第４，６４５，９０４号において開示されている。典型的に、ベーパライザーは下側端部近くの液化ガスインレットと液化ガスインレットから離隔した閉じられた上側端部近くのガス蒸気アウトレットとを具備する中空の圧力容器を包含している。加熱コアが、典型的に、該圧力容器内に配設されており、通常、下側端部近くに位置されている。複数個の抵抗性電気的加熱要素を該加熱コア内に埋設することが可能である。
【０００３】
電気的加熱要素を使用するこのようなベーパライザーは、しばしば、所定の設定点からコア温度のそれにより決定される周期的なオン／オフデューティサイクルで該加熱要素ヘ電力を印加するための時間比例的制御器と結合されている温度センサーを使用することを必要とする。該設定点を超えてのコア温度の増加はデューティサイクルのオン時間を比例的に減少させ、一方コア温度の設定点以下の減少はデューティサイクルのオン時間を比例的に増加させる。スイッチを包含する制御回路が必要とされる。
【０００４】
ベーパライザーは、又、ガス蒸気アウトレットの下側でその上側端部近くの圧力容器の内部と通信を行う液化ガス検知手段を有している場合がある。この液化ガス検知手段は、典型的に、圧力容器内の液化ガスのレベルを検知し且つ圧力容器内への液化ガスの流れを停止させるために閉じたり開いたりする弁を制御するオーバーフローセンサー即ち「フロートスイッチ」である。従って、該弁は圧力容器内への液化ガスの加圧した流れを開放させ且つ液化ガスがガス蒸気ヘッドスペースを充填し且つ液化ガスがベーパライザーのアウトレットを介して溢れ出す前に流れを遮断させるべく制御される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような公知のベーパライザーにおける１つの問題は、過熱を防止するために電気的ヒーター要素のオン／オフデューティサイクルを制御することの必要性である。必要とされる回路は安全性の問題、更に、メインテナンス及び信頼性の問題を発生させる。更に、該回路はベーパライザーの製造コストを増加させる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は熱伝導性物質から管の内容物へ伝熱させるために熱伝導性物質のマス及びその中に埋設している管とを具備する熱交換器、及び該熱伝導性物質へ熱的に結合されている複数個の正温度係数ヒーター要素を有する流体を気化させるベーパライザーである。該管は気化すべき流体を受取るインレット部分と気化した流体を排出するアウトレット部分とを具備している。
【０００７】
本ベーパライザーの１実施例において、該熱交換器は熱伝導性物質のブロックを有しており、その中に管が埋設されており平面状の表面部分を有している。該ヒーター要素は、各々、該ブロックの平面状表面部分と同一面状の平行な配置状態に配置された実質的に平面状の表面で平坦状である。該ブロックは、更に、端部表面を包含しており、且つ該管のインレット部分及びアウトレット部分は該ブロックの端部表面から突出している。
【０００８】
この実施例においては、該ヒーター要素は電気的に並列して結合されており且つ各々は気化すべき流体の飽和温度より大きな硬化温度を有している。該ヒーター要素は電源により供給される電力のベーパライザーによる規制なしで電気的電源へ直接的に接続可能である。該管は湾曲した経路に沿って該ブロック内に延在している。
【０００９】
１実施例においては、本ベーパライザーは、第一ブロックの熱伝導性物質から第一管の内容物へ伝熱させるために内部に第一管を埋設した熱伝導性物質の第一ブロックを具備しており、該第一ブロックは表面部分を具備している。該第一管は気化すべき流体を受取るインレット部分と気化した流体を排出するためのアウトレット部分とを具備している。本ベーパライザーは、更に、第二ブロックの熱伝導性物質から第二管の内容物へ伝熱させるためにその内部に第二管を埋設した熱伝導性物質の第二ブロックを具備する第二熱交換器を包含しており、該第二ブロックは表面部分を具備している。該第二管は気化すべき流体を受取るインレット部分と気化した流体を排出するアウトレット部分とを具備している。第一ブロック及び第二ブロックはその表面部分を互いに向き合わせて配置されており、該第一管のアウトレット部分は第二管のインレット部分へ接続している。この実施例は、更に、複数個の正温度係数ヒーター要素を包含している。各ヒーター要素は第一及び第二の対向した表面が形成されている。該ヒーター要素は第一ブロックと第二ブロックとの間に位置されており、該ヒーター要素の第一表面は該第一ブロックの表面部分と熱的に接触しており且つ該ヒーター要素の第二表面は第二ブロックの表面部分と熱的に接触している。
【００１０】
第一及び第二管のインレット及びアウトレット部分は夫々の第一及び第二ブロックから突出している。本ベーパライザーは、更に、第一及び第二ブロックの表面部分の間にきつくクランプしてそれらの間にヒーター要素を位置させて第一及び第二ブロックを一体的にきつく保持する少なくとも１つの部材を包含している。
【００１１】
この実施例においては、該ヒーター要素は単一行整列状態に配置させることが可能である。該ヒーター要素は長尺状であり且つ各々は長手軸を該行の方向に対し横断して配置させて配向されており、且つ該行内の１つ置きのヒーター要素は隣接するヒーター要素から長手方向にオフセットされている。
【００１２】
第一ブロックは、更に、端部表面を包含しており、且つ第一管のインレット及びアウトレット部分は第一ブロックの端部表面から突出している。第二ブロックは、更に、端部表面を包含しており、且つ第二管のインレット及びアウトレット部分は第二ブロックの端部表面から突出している。第一及び第二ブロックの端部表面は互いに隣接して配置されており、且つ第一管のアウトレット部分は隣接する端部表面に隣接した位置において第二管のインレット部分へ接続している。
【００１３】
幾つかの実施例においては、本ベーパライザーはチャンバーを包含しており、熱伝導性物質は該チャンバー内に包含される流体である。ヒーター要素が熱伝導性流体内に浸漬されている。
【００１４】
幾つかの実施例においては、該管は熱伝導性物質内に埋設されているコイル状部分を包含している。該熱伝導性物質は長手軸を具備する円筒形状を有することが可能であり、且つ該管のコイル状部分は該長手軸周りに配置させることが可能である。該ヒーター要素は、各々、該熱伝導性物質内に埋設したロッド形状部分を包含することが可能である。
【００１５】
前述した構造を有する薄型ベーパライザーを形成する方法も開示されている。
【００１６】
本発明のその他の特徴及び利点は添付図面を参考に以下の詳細な説明から明らかなものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
例示の目的のために図面に示したように、本発明は液化ガスベーパライザー１０において実現されている。ベーパライザー１０は、熱交換器ブロック間に挟持された８個の正温度係数（ＰＴＣ）加熱要素１６と共に向き合わせて装着した２つの熱交換器ブロック１４からなる熱交換器１２を包含するものとして図１に示してある。実際上、１０個のＰＴＣ加熱要素が使用されている。該熱交換器ブロックのうちの１つは第一熱交換器ブロックであり且つ参照番号１４Ａによって識別され、且つ該熱交換器ブロックの他方は第二熱交換器ブロックであり且つ参照番号１４Ｂで識別される。
【００１８】
熱交換器ブロック１４の各々は例えばアルミニウム等の熱伝導性物質の矩形状のキャスティングで形成されており、その中に一体的な気化管１８が包まれており、図３及び６に最も良く示されている。気化管１８の各々はインレット２０とアウトレット２２とを有している。熱交換器ブロック１４の気化管１８は第一熱交換器ブロック１４Ａの気化管１８のアウトレット２２を第二熱交換器ブロック１４Ｂの気化管１８のインレット２０と接続する結合器管２４によって直列的に結合されている。
【００１９】
熱交換器ブロック１４は複数個のボルト２６、又は別法としてその他の締着具又はクランプによって、間に加熱要素１６を挟持させて向き合わせた関係で一体的にきつく固定されている。１１０乃至２４０ボルトで動作する交流電気的電源２８が加熱要素１６へ電力を供給する。容量制御弁３０が第一熱交換器ブロック１４Ａの気化管１８のインレット２０へ結合されており且つ液化石油ガス格納タンク等の液化ガス供給源３２から熱交換器１２への液化ガスの流れを制御する。気化されたガスが第二熱交換器ブロック１４Ｂの気化管１８のアウトレット２２を介して流出し且つガス蒸気アウトレット管２９へ供給される。
【００２０】
ベーパライザー１０において使用されているＰＴＣ加熱要素１６のうちの１つをそれだけで図４Ａ及び図４Ｂに示してある。このようなＰＴＣ加熱要素は公知であり且つ一対の離隔した平面状の導電性プレート１６ａ及び１６ｂを包含しており複数個の「石」要素１６ｃが該導電性プレートの間に位置されている。ＰＴＣ加熱要素１６は平坦状の薄型形状を有している。電気的リード１６ｄが１つのプレートの端部に取付けられており且つ電気的リード１６ｅが他方のプレートの端部へ取付けられており、導電性プレートの間の石を横断して電圧を供給する。石１６ｃは導電性プレート１６ａと１６ｂとの間に１行に配置されており、各石は一方の導電性プレートと電気的に接触している１つの面を具備しており且つ他方の導電性プレートと電気的に接触している反対側の面を有している。上述した本発明の実施例においては、ＰＴＣ加熱要素はＥＢスタイルであり、インディアナ州ノースウエブスターのデッコーエンタプライズ（Ｄｅｋｋｏ  Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ）によって販売されている５個のストーン即ち石を使用している。
【００２１】
石１６ｃは感熱性半導体抵抗物質から構成されており、該物質は導電性プレート１６ａ及び１６ｂによりそれを横断して印加される電圧に応答して熱を発生し、且つそれを横断して印加される電圧に拘わらずに実質的に同一の熱出力を発生する特性を有している。そうであるから、ＰＴＣ加熱要素１６は、電源２８に対して使用される電圧とは独立的に非常に一定の熱出力を発生する。このことは所望の熱を発生するために従来の電気的ヒーター気化器において必要とされるようなＰＴＣ加熱要素１６用の電源を注意深く且つ正確に規制せねばならないことを回避する。このことはより簡単で且つより廉価なベーパライザーを発生する。それは、又、異なる電源システムを有する他の国において使用するためにそれらを適合させるために高度に規制される電力を必要とする従来のベーパライザーの場合に発生する必要性及び費用を減少させる。ＰＴＣ加熱要素１６は加熱要素に対して電力を供給する電源システムに拘わらずに広く使用することを可能とする。例えば、ＥＢスタイル５石ＰＴＣ加熱要素を使用するサンプルは、それぞれ１２０ボルトから２３０ボルトの電圧範囲の場合に、１０３乃至１７０℃の範囲の表面温度を発生する。
【００２２】
その他の利点はＰＴＣ加熱要素１６を使用することにより実現される。上述したように石１６ｃは、１つの石が故障した場合に、導電性プレートの間の他の石が継続して動作し且つ熱を発生し、従って加熱要素を全体的な故障に対して耐久性のあるものとさせるように、導電性プレート１６ａと１６ｂとの間の１つの行内に石１６ｃを配置させる。この点に関し、図１に示したように、加熱要素１６のリード１６ｄを一体的に接続し、且つ加熱要素のリード１６ｅを一体的に接続し、従って加熱要素を電気的電源２８に対して並列に接続する。この構成の場合には、加熱要素１６のうちの１つが完全に故障したとしても、その他の加熱要素が継続して電力を供給し且つ動作させる。充分に大きな数の加熱要素１６を使用し、従って石のうちの幾つかが加熱要素のうちの幾つかにおいて故障するか、又は加熱要素のうちの幾つかが完全に故障する場合であっても、その他の加熱要素が未だに充分な熱を供給して熱交換器１２へ供給される液化ガスの所望の気化を達成する。
【００２３】
ＰＴＣ加熱要素１６は、それらが動作する点において硬化温度を有しており且つそれらが動作する環境の温度がそれらの硬化温度を超えて移行することを開始する場合に、それらが発生する熱を減少させるという点において自己規制的であるという事実から別の利点が得られる。従って、熱交換器１２において使用されるＰＴＣ加熱要素１６の数の最大の熱の発生が例え必要以上のものであった場合であっても、温度制御の目的のために変化するデューティサイクル又はその他の制御技術を使用して電力の供給を規制するための制御回路を使用することの必要性はない。電気的電源２８により供給される電力は、単に、温度が制御なしで増加するような危険な加熱状態を発生する危険性なしで、単純にＰＴＣ加熱要素１６へ直接的に接続される。このことは、従来の抵抗性加熱要素の場合に必要とされるような高価な加熱要素温度制御回路に対する必要性を取除いており且つ過熱の危険性を取除いている。ベーパライザー１０が気化を行うべく設計されている液化ガスの飽和温度より僅かに高い硬化温度を有するＰＴＣ加熱要素を選択することにより、熱交換器１２は発生された熱を制御するための電力の規制に対する必要性なしで、常に選択した温度で動作する傾向とする。そうであるから、例え加熱要素温度制御回路が過熱を回避することに失敗する場合であっても加熱要素への電力を遮断するために従来のベーパライザーにおいて必要とされるようなフェールセーフとしての高限界安全回路に対する必要性も存在しない。
【００２４】
ＰＴＣ加熱要素１６を使用することは、自己規制した温度を確保し、それは、適切に選択される場合には、ベーパライザー１０によって発生されるガス蒸気の自己点火温度を超えることは不可能である。この自己規制された温度は、そうでなければスパークを発生する場合のあるパワーサイクル動作なしで常に供給される。
【００２５】
ＰＴＣ加熱要素１６の各々は、高い熱伝導係数を有する物質から形成されている電気的絶縁性のジャケット１７内にパッケージ化されている。ジャケット１７は図４Ａに示してあり、ＰＴＣ加熱要素１６の導電性プレート１６ａ及び１６ｂを示すために部分的に切除されている。従って、ＰＴＣ加熱要素１６が導電性金属熱交換器ブロック間にきつく挟持されている場合には、それらの間に良好な熱伝導性を促進させるために、ジャケット１７は加熱要素の導電性プレート１６ａ及び１６ｂが熱交換器ブロックと電気的に接触することを防止し、一方、同時に、加熱要素によって発生された熱の該ジャケットを介しての熱交換器ブロックへの効率的な伝熱を許容する。使用されるＰＴＣ加熱要素１６の電気的絶縁性で熱伝導性のジャケット１７はウエリントンデルウエアのデュポンデゥヌモアアンドカンパニー（ｄｕ  ｐｏｎｔ  ｄｅ  ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  ｃｏｍｐａｎｙ）から現在入手可能なポリアミドフィルムであるＣＡＰＯＮ（登録商標）から構成されている。このＰＴＣ要素加熱要素は図４Ｂにおいてそのジャケット１７の内側に完全に示されている。
【００２６】
ＰＴＣ加熱要素１６から熱交換器ブロック１４Ａ及び１４Ｂへの良好な伝熱を容易化させるために、熱交換器ブロックの各々は平坦状に機械加工された面１５を有しており、且つ熱交換器１２は２つの熱交換器ブロックの平坦状の面１５が互いに向かい合って組立てられ、ＰＴＣ加熱要素１６が、導電性プレート１６ａ及び１６ｂのうちの１つが熱交換器ブロックのうちの１つの平坦状の面に向かい且つ導電性プレートの他方が他方の熱交換器ブロックの平坦状の面に向かうように配向されている。従って、熱交換器ブロック１４Ａ及び１４Ｂは、ボルト２６を使用して一体的にボルト止めされると、ＰＴＣ加熱要素１６のうちの１つの厚さだけ離隔されて、熱交換器１２に対して薄型の形状及びコンパクトな設計を与える。平坦状の面１５は、又、ＰＴＣ加熱要素１６の両方の面のほぼ全体的に平坦状の外側の面との良好な面接触を与え、熱交換器ブロック１４Ａ及び１４Ｂへの最大の伝熱を容易化させる。更に良好な伝熱を容易化させるために、伝熱グリース１９又はその他の媒体を適用し、従って図５における一方の熱交換器ブロック１４Ｂに対して示したように、ＰＴＣ加熱要素の面と熱交換器ブロック１４Ａ及び１４Ｂの各々の平坦な面１５との間に位置させている。図面には例示していないが、加熱要素１６によって発生される熱をより良く分布させるために、１つ置きの要素を熱交換器ブロック１４Ａ及び１４Ｂの一方又は他方の長手方向エッジへ向けてシフトさせ、従って隣接する加熱要素は互いに長手方向にオフセットされている。
【００２７】
図示し且つ説明したベーパライザー１０は２個の熱交換器ブロック１４Ａ及び１４Ｂを包含していたが、理解すべきことであるが、本発明に基づくベーパライザーは、間にＰＴＣ加熱要素１６を設け互いに積層させて２個を超える熱交換器ブロックを使用して構成することが可能である。そうであるから、所望の動作特性を有するベーパライザーを提供するために間に、ＰＴＣ加熱要素を設け必要な数の熱交換器ブロックを一体的に積層させることによりモジュール型アプローチを使用してベーパライザーを構成することが可能である。一方、ＰＴＣ加熱要素１６をその上に装着させて単一の熱交換器ブロックのみを使用してベーパライザーを構成することが可能である。ベーパライザー１０及び本発明を使用する別の構成は、非常に薄型の形状及びコンパクトな形状を有しており、且つ在庫のＰＴＣ加熱要素１６及びその他の部品を使用して廉価に製造することが可能である。
【００２８】
ベーパライザー１０の構成は大量生産に適しており且つ電気的加熱要素を使用するベーパライザーの場合に従来必要とされる高価な製品及び安全回路及びその他の部品の多くを取除いている。例えば、ベーパライザー１０はサーモスタット、制御基板、リレー又は高限界制御器を使用するものではない。従来の電気的ヒーターベーパライザーにおいて使用されるスイッチング要素及び回路が除去されているので、ベーパライザー１０はより安全であり、より信頼性があり且つメインテナンスの必要性はより低い。内部に一体的に形成した気化器管１８を有するキャスティングを使用した熱交換器ブロック１４の構成は本来的に経済的であり且つメインテナンスフリーである。更に、ベーパライザー１０は使用することがより簡単であり且つより容易であるので、潜在的により広い適用性を有している。それがユーザによる調節又は注意を必要とすることは殆どなく、従って、知識の豊富なオペレータが存在しない適用場面であっても安全に使用することが可能である。
【００２９】
熱交換器ブロック１４の各々において使用される気化器管１８の形状を図３及び６に最も良く示してある。気化器管１８は熱交換器ブロック１４内を延在しており、該ブロック内において、大略蛇行パターンで該交換器ブロックの反対側端部に向かってインレット２０が位置されている端部から延在する第一部分が埋設されており、次いで逆転し同一の端部に向かってほぼ蛇行パターンで第一部分の上方に延在する第二部分が埋設されている。ベーパライザー１８はそのインレット２０とアウトレット２２とが熱交換器ブロックの同一の端部に設けられている。この構成は、複数個の熱交換器ブロックを直列的に一体的に接続する場合に、１つの熱交換器ブロックの気化器管１８のアウトレット２２を最初のものの上に積層させた別の熱交換器ブロックの気化器管のインレット２０と接続するために結合器管２４を使用することを容易とさせる。
【００３０】
次に、ベーパライザー１０の動作について説明する。図２に最も良く示されるように、容量制御弁３０が液化ガスインレット管３６へ接続されている弁インレット３４を包含しており、管３６は液化ガス供給源３２へ結合されておりそれから液化ガスを受取る。容量制御弁３０は、更に、液化ガスインレット管３９へ接続されている弁アウトレット３８を包含しており、管３９は第一熱交換器ブロック１４Ａのインレット２０へ延在している。容量制御弁３０は、大略、通常空調システムにおいて使用されるような熱膨張弁（ＴＥＸ）と同一の構成である。然しながら、容量制御弁３０は、以下に説明するように、異なる機能を実施するために空調システムにおける熱膨張弁の動作と逆に動作される。
【００３１】
容量制御弁３０は、熱膨張チャンバー４２、液化ガスインレットチャンバー４４、液化ガスアウトレットチャンバー４６を具備する弁本体４０を包含している。ダイヤフラム４８が熱膨張チャンバー４２を液化ガスインレットチャンバー４４から分割している。図示した実施例においては、該ダイヤフラムは従来の設計の可撓性のある薄い金属ディスクである。熱検知バルブ５０が第二熱交換器ブロック１４Ｂのアウトレット２２へ接続しているガス蒸気アウトレット管２９と熱的に接触して位置されており、それは熱交換器アウトレット２２に対して合理的に近接した位置において熱交換器１２からの気化したガスを担持する。熱検知用バルブ５０は管５２によって熱膨張チャンバー４２へ接続されている。ベーパライザー１０が本明細書において説明したように液化石油ガスに使用するために実現される場合には、検知用バルブ５０は液化石油ガスのものと同様の飽和特性を有する膨張流体５４で充填される。管５２は検知用バルブ５０と熱膨張チャンバー４２との間に流体５４の流体連通を与える。
【００３２】
ダイヤフラム４８は熱膨張チャンバー４２と液化ガスインレットチャンバー４４との間の圧力差に応答する構成とされている。平衡状態において、両方のチャンバー４２及び４４における圧力が等しい場合には、ダイヤフラム４８はチャンバー４２及び４４の間の「休止」位置にバランスされる。熱膨張チャンバー４２と液化ガスインレットチャンバー４４との間の圧力差はダイヤフラム４８をしてその中により低い圧力を有するチャンバー４２及び４４のうちの一方の中に移動即ち屈曲させる。膨張の程度、即ちダイヤフラム４８がより低い圧力のチャンバー内へ移動する距離は、チャンバー４２と４４との間の圧力における差の関数であり、圧力差が大きければ大きい程、ダイヤフラム４８はより遠くに移動する。従って、ダイヤフラム４８は熱膨張チャンバー４２と液化ガスインレットチャンバー４４との間の圧力差における変化に応答して無限的に可変である連続体に沿って移動する。
【００３３】
容量制御弁３０の弁インレット３４は液化ガスインレット管３６によって担持される液化ガスを液化ガスインレットチャンバー４４へ供給する。弁アウトレット３８は液化ガスアウトレットチャンバー４６内の液化ガスを液化ガスインレット管３９へ排出させて熱交換器１２による気化のために第一熱交換器ブロック１４Ａのインレット２０へ液化ガスを供給する。中央オリフィス５８を具備する環状壁５６が液化ガスインレットチャンバー４４を液化ガスアウトレットチャンバー４６から分割している。環状壁５６の下側でオリフィス５８の周りに弁座６０が形成されており、且つ弁６２は該環状壁の下側に位置されており且つ該弁が該弁座に着座する完全に閉じた位置と該弁が該弁座から実質的に離れた下方へ移動された完全に開いた位置との間で動作上移動自在である。弁６２は以下に更に詳細に説明するように完全に閉じた位置と完全に開いた位置との間の全ての位置において位置決め可能である。
【００３４】
弁６２が完全に閉じた位置にある場合には、即ち弁座６０に着座している配置、該弁は液化ガスインレットチャンバー４４から液化ガスアウトレットチャンバー４６への液化ガスの流れを阻止し、従って熱交換器１２への液化ガスの流れを阻止する。弁６２が開き且つ弁座６０から段階的に更に遠くに下方へ移動するに従い、液化ガスインレットチャンバー４４から液化ガスアウトレットチャンバー４６への液化ガスの流れは段階的に増加し、且つ熱交換器１２への液化ガスの流れも増加する。開いている弁６２が弁座６０へ向かって段階的により近く上方へ移動すると、液化ガスインレットチャンバー４４から液化ガスアウトレットチャンバー４６への液化ガスの流れが段階的に減少し、熱交換器１２への液化ガスの流れも減少する。
【００３５】
弁６２の移動は剛性の弁ステム６４を使用してダイヤフラム４８の移動により主に制御され、ステム６４は弁６２をそれと共に移動させるためにダイヤフラム４８と結合している。弁ステム６４の上側端部はダイヤフラム４８の中央部分へ取付けられており、且つ該弁ステムの下側端部は弁６２の中央部分へ取付けられている。熱膨張チャンバー４２と液化ガスインレットチャンバー４４との間に圧力差が存在する場合には、ダイヤフラム４８はその中の圧力がより低い場合には該チャンバーに向かって移動し、且つ弁ステム６４は弁６２をして同一の方向に移動させ且つ弁座６０と相対的に同一の量だけ移動させる。
【００３６】
動作について説明すると、液化ガスインレットチャンバー４４内の液化ガスと熱膨張チャンバー４２内の液体５４の相対的圧力が変化するに従い、ダイヤフラム４８の運動が弁６２を開閉させる。熱膨張チャンバー４２内の液体５４の圧力ＰBULBが減少する場合には、検知用バルブ５０がガス蒸気アウトレット管２０内のガス蒸気の温度が減少することを検知することの結果として、ダイヤフラム４８は熱膨張チャンバー４２内に上方へ移動し且つ弁ステム６４は弁６２を上方へ駆動する。充分なる上方なる移動の場合には、弁６２は完全に閉じた位置に到達し、弁が弁座６０と着座すると、熱交換器１２への液化ガスの流れは完全に阻止される。勿論、弁６２の移動方向及び量は、ダイヤフラム４８により経験される圧力差の量及び方向から発生する。液化ガスインレットチャンバー４４内の液化ガスの圧力ＰINが増加するか又は減少する場合には、弁６２は異なる量上方へ移動し、且つ下方向に移動する場合もある。
【００３７】
熱膨張チャンバー４２内の液体５４の圧力ＰBULBが増加する場合には、ガス蒸気アウトレット管２９内のガス蒸気の温度を検知する検知用バルブ５０が増加する結果として、ダイヤフラム４８は液化ガスインレットチャンバー４４内に下方向へ移動し且つ弁ステム６４は弁６２を下方向へ駆動する。充分な下方向への移動の場合、弁６２は完全に開いた位置に到達し、該弁は弁座６０から遠く離れて離隔され且つ熱交換器１２への液化ガスの流れは実質的に禁止されることはない。弁６２を開く運動が大きければ大きい程、熱交換器への液化ガスの流れは一層大きい。液化ガスインレットチャンバー４４内の液化ガスの圧力ＰINが増加又は減少する場合には、弁６２は異なる量下方向へ移動し、且つ上方向へ移動する場合もある。弁６２の移動方向及び量はダイヤフラム４８により経験される圧力差の量及び方向から発生し、その圧力差は熱膨張チャンバー４２内の液体５４の圧力（それは、検知用バルブ５０により測定されているガス蒸気アウトレット管２９内のガス蒸気の温度に依存する）と液化ガスインレットチャンバー４４内の液化ガスの圧力（それは、液化ガス供給源３２によりベーパライザー１０へ供給される液化ガスの圧力に依存する）との間の差である。
【００３８】
液化ガスインレットチャンバー４４内の液化ガスの圧力は液化ガス供給源３２によりベーパライザー１０へ供給された液化ガスのインレット圧力である。このベーパライザーインレット圧力は、例えば供給源の温度等の液化ガス供給源３２により経験される条件と共に変化し、且つベーパライザーインレット圧力は入力ガスの飽和圧力に追従する傾向となる。従って、容量制御弁３０はベーパライザーへ供給される液化ガスの入力圧力を考慮することなしに発生されたガス蒸気の温度に基づいて入力の流れのみを制御する幾つかの従来技術のベーパライザーと異なり、液化ガス供給源３２によりベーパライザー１０へ供給される液化ガスの入力圧力と液化ガスアウトレット管２９内のガス蒸気の温度の両方に基づいて熱交換器１２への液化ガスの入力流れを制御する。そうであるから、これらの従来技術のベーパライザーはベーパライザーへ入力される液化ガスの変化する条件に適切に応答するものではない。
【００３９】
上述したように、ダイヤフラム４８の移動の量及び方向、従って弁６２の移動の量及び方向且つ該弁が容量制御弁３０を介して熱交換器１２のインレット管３９内へ流れることを許容する液化ガスの量は、熱膨張チャンバー４２と液化ガスインレットチャンバー４４との間の圧力差の関数である。従って、熱膨張チャンバー４２内の圧力より大きな液化ガスインレットチャンバー４４内の圧力は、ダイヤフラム４８をして上方へ移動させ且つ弁ステム６４をして弁６２を弁座６０へ向けて且つ完全に閉じた位置へ向けて移動させ、それにより熱交換器１２への液化ガスの流れを段階的に減少させる。逆に、液化ガスインレットチャンバー４４の圧力より大きな熱膨張チャンバー４２内の圧力は、ダイヤフラム４８をして下方向へ移動させ且つ弁ステム６４をして弁６２を弁座６０から離れる方向へ且つ完全に開いた位置へ向けて移動させ、それにより熱交換器１２への液化ガスの流れを段階的に増加させる。好適には、弁６２、弁座６０、弁ステム６４は、平衡状態において、ダイヤフラムを横断しての圧力がバランスし且つダイヤフラム４８が「休止」位置にある場合に、弁６２が弁座６０から離れた距離にあり、従って容量制御弁３０を介し熱交換器１２内への液化ガスの加圧した流れがベーパライザー１０の通常の動作状態において所望の過熱温度においてアウトレット管２９内のガス蒸気の所望の定格出力を与えるべく選択された所定の流量であるように、ダイヤフラム４８と組合わせて構成されている。
【００４０】
上述したように、ダイヤフラム４８を横断しての圧力差は液化ガスインレットチャンバー４４内のインレット液化ガス圧力ＰINと熱膨張チャンバー４２内の液体５４の圧力ＰBULBとの間の差である。アウトレット管２９を介して熱交換器１２を出るガス蒸気の温度における変化は熱交換器１２内において発生する動作条件における変化を表わしており、検知用バルブ５０内の液体５４はそのガス蒸気温度の変化を熱膨張チャンバー４２へ伝達する。上述したように、検知用バルブ５０は本発明のベーパライザー１０が実現される液化ガスのものと同様の飽和特性を有する液体で充填されており、例えば本明細書に記載した実施例の場合には液体石油ガスである。同様に、液化ガス供給源３２により経験される条件における変化は弁インレット３４を介して液化ガスインレットチャンバー４４へ伝達される。動作において、これらの変化の正味の結果はダイヤフラム４８の移動、従って熱交換器１２へ供給される液化ガスの容量制御弁３０による調節である。
【００４１】
例えば、ダイヤフラム４８が「休止」位置にあり且つ弁６２が対応して開いた位置にあるものと仮定すると、アウトレット管２９内の気化したガスの温度が低下する条件が発生する場合には、検知用バルブ５０における液体５４は収縮し且つ熱膨張チャンバー４２内の圧力は減少する。このことは、加熱要素１６が所望のガス蒸気温度で気化することが可能であるよりも大きな液化ガスの流れを受取る場合に発生する場合がある。
【００４２】
液化ガス供給源３２の条件においても変化が発生するものでないものと仮定すると、このことは弁６２をして上方へ移動させ且つ熱交換器１２への液化ガスの流れを減少させる。熱交換器１２への液化ガスの流れが減少すると、加熱要素１６により発生される熱が気化管１８内への液化ガスの現在より小さな流れへ伝達される。その結果、第二熱交換器ブロック１４Ｂのアウトレット２２から出る気化したガスの温度は、電気的ヒーターがより高い流量において発生している気化したガスの温度と比較して、増加することを回避する。検知用バルブ５０により検知されるアウトレット管２９内のガス蒸気の温度が上昇するに従い、液体５４は膨張を回避し且つ熱膨張チャンバー４２内の圧力が増加する。このことは弁６２をして下方向へ移動させ且つ弁６２を更に開かせて、気化管１８を介しての流量が加熱要素１６をして所望の温度で第二熱交換器１４Ｂのアウトレット２２においてガス蒸気を発生することを可能とするまで、熱交換器２への液化ガスの流れを増加させる。
【００４３】
この動作は、又、第二熱交換器ブロック１４Ｂのアウトレット２２から液化ガスの流れではなくガス蒸気のみが流れ出ることを確保する。何故ならば、熱交換器１２が液化ガスを溢れ出すことを開始すると、発生されるガス蒸気は非常に飽和状態となり且つその温度は降下し、従って弁６２を完全に閉じた位置に向かって移動させ且つアウトレット管２９内のガス蒸気の温度が所望の温度に上昇するまで、熱交換器１２への及びそれからの流れを制限し又は遮断させる場合もある。然しながら、ダイヤフラム４８はアウトレット管２９内のガス蒸気の温度のみでなく、液化ガスインレットチャンバー４４における液化ガスの圧力ＰIN（即ち、液化ガス供給源３２によりベーパライザー１０へ供給された液化ガスのインレット圧力）に応答するので、インレット圧力における変化が同時に発生する場合には、容量制御弁３０の動作はそのことを考慮に入れる。例えば、インレット圧力が上昇する場合には、弁３０はより一段と閉じられるが、入力圧力が加工している場合には、弁はそれ程遠くに閉じられることはなく、それにより、容量制御弁の動作を制御するためにアウトレット管２９内のガス圧力の温度のみが使用される場合よりも全体的により良好な結果を発生する。従って、熱交換器１２内への液化ガスの流れはより正確に制御されて、所望の温度においてのガス蒸気を供給し且つ熱交換器１２内への液化ガスの流れは加熱要素１６の気化能力を超えることはない。
【００４４】
上述した溢れ条件と対比して、アウトレット管２９内のガス蒸気が所望の過熱温度を超えて温度が増加する場合には、検知用バルブ５０内の液体５４が膨張し且つ熱膨張チャンバー４２内の圧力が増加する。加熱要素１６が所望のガス蒸気温度で気化することが可能なものよりもより小さな液化ガスの流れを熱交換器１２が受取り、従って気化されるガスを過熱するのでこのことが発生する場合がある。液化ガス供給源３２の条件においても変化が発生することがないものと仮定すると、このことは、弁６２をして下方向へ移動させ且つ熱交換器１２への液化ガスの流れを増加させる。熱交換器１２への液化ガスの流れが増加するに従い、加熱要素１６により発生される熱は気化管１８内への現在より大きな液化ガスの流れへ伝達される。その結果、第二熱交換器ブロック１４Ｂのアウトレット２２から出る気化されたガスの温度は、加熱要素がより低い重量において発生していた気化したガスの過剰な温度と比較して減少することを開始する。検知用バルブ５０により検知されるアウトレット管２９内のガス蒸気の温度が降下する場合には、液体５４は収縮を開始し且つ熱膨張チャンバー４２内の圧力は減少する。このことは、弁６２をして上方向へ移動させ且つ更に弁６２を閉じて、気化管２２を介しての流量が電気的ヒーター１２をして所望の温度におけるアウトレット管２０内のガス蒸気を発生することを可能とするまで、熱交換器１２への液化ガスの流れを減少させる。この結果、ベーパライザー１０は、常に最大設計容量で且つ所望の温度でガス蒸気を発生すべく自己規制的である。
【００４５】
ダイヤフラム４８は液化ガスインレットチャンバー４４内の液化ガスの圧力ＰIN（即ち、液化ガス供給源３２によりベーパライザー１０へ供給される液化ガスのインレット圧力）に応答し、且つアウトレット管２９内のガス蒸気の温度のみに応答するものではないので、インレット圧力における変化が同時に発生する場合には、容量制御弁３０の動作はそのことを考慮に入れる。例えば、インレット圧力が降下する場合には、弁６２は更に一段と開かれるが、入力圧力が上昇している場合には、該弁はそれ程遠くに開かれることはなく、それによりアウトレット管２９内のガス圧力の温度のみを使用して容量制御弁の動作を制御する場合よりも全体的により良好な結果を発生する。従って、熱交換器１２内への液化ガスの流れはより正確に制御されて所望の温度においてガス蒸気を供給する。
【００４６】
容量制御弁３０は弁６２と調節ネジ６８との間に位置されているバイアス用スプリング６６を包含しており、該弁に上方向へのバイアス力即ちスプリング圧力ＰSPRを印加し該弁を完全に閉じた位置に向かって付勢する傾向となる。バイアス用スプリング６６は弁ステム６４と同軸状に整列して弁６２のすぐ下側に配置されており、且つ該弁を完全に閉じた位置に向かって下方向へ移動させるためには、液化ガスインレットチャンバー４４内の圧力ＰINに加えて熱膨張チャンバー４２内の液体５４の圧力ＰBULBにより打ち勝たねばならない該弁の下方向の運動に対しての抵抗力を与える。熱膨張チャンバー４２内の液体５４の圧力ＰBULB−液化ガスインレットチャンバー４４内の圧力ＰIN及びスプリング圧力ＰSPRの和がゼロより大きい場合には、弁６２は開く（即ち、ＰBULB−［ＰIN＋ＰSPR］＞０である場合には、該弁は開く）。
【００４７】
調節ネジ６８は、バイアス用スプリング６６の下端部と係合し且つ上方向又は下方向へ選択的に調節可能に移動させるべく位置されている。このことは、ダイヤフラム４８の「休止」位置、即ちチャンバ−４２及び４４の両方における圧力が等しい場合にダイヤフラムが取る位置を設定するバイアス用スプリング６６ｇが弁へ付与する上方向の力の量を増加又は減少させるために夫々調節ネジを上方向又は下方向へネジにより移動させるために調節ネジを回転することにより達成される。その効果は、ベーパライザー１０の通常の動作条件下においてアウトレット管２９内のガス蒸気を熱交換器１２が加熱する過熱温度を設計することである。従って、容量制御弁３０は熱交換器１２内の過熱の最小量を確保することによりアウトレット管２９内への液化ガス（例示した実施例においてはＬＰＧ液体）のキャリーオーバーを防止する。
【００４８】
本発明に基づく熱交換器１００の第二実施例を図７及び８に示してある。この実施例においては、熱交換器１００は内部にコイル状気化管１０４を収容したキャストアルミニウム又は別の適宜の剛性物質から中実円筒状本体１０２を包含している。気化管１０４のコイルは円筒状本体１０２の長手軸周りに巻き回されている。気化管１０４は、容量制御弁３０（図１参照）又はその他のものを使用して、例えば液化石油ガス格納タンク等の液化ガス供給源３２（図１参照）からの液化ガスを受取るためにインレット１０６を有している。気化管１０４は、又、それからガス蒸気が熱交換器１００を出るアウトレット１０８を有している。インレット１０６及びアウトレット１０８は円筒状本体１０２の側壁から突出している。インレット１０６は円筒状本体１０２の第一端部１１０へ向かって位置されており且つアウトレット１０８は円筒状本体の第二端部１１２に向かって位置されている。円筒状本体１０２の第二端部１１２は螺設端部キャップ１１６を着脱自在に受取るために螺設端部部分１１４を有しており、キャップ１１６は円筒状本体の螺設端部部分上に螺合された場合に端部キャップ内にチャンバー１１８を画定する。
【００４９】
この第二実施例においては、熱交換器１００は正温度係数（ＰＴＣ）物質からなる４個のロッド形状加熱要素１２０を包含している。加熱要素１２０の各々は円筒状本体の第二端部１１２を完全に貫通し且つチャンバー１１８と連通し、且つ円筒状本体の第一端部１１０へ向かって延在しているが第一端部において円筒状本体の外側へ延在するものではない円筒状本体１０２における４個の長尺状の丸いアパーチャー１２２のうちの１つの中に位置されている。アパーチャー１２２はキャスティングプロセスの一部として、ドリル加工により、リーム加工又は別の適宜の態様によって形成することが可能である。アパーチャー１２２内に位置された場合に、加熱要素１２０の端部部分１２３は該アパーチャーの外部へ突出し且つチャンバー１１８内へ突出する。一対の電気的リード１２４が該加熱要素ヘ電気的パワー即ち電力を供給するために各加熱要素１２０の端部部分１２３へ取付けられている。電気的リード１２４はチャンバー１１８内へ延在し且つワイヤ導管１２６を介して該チャンバーから出ており、ワイヤ導管１２６は円筒状本体１０２内に形成されており、該チャンバー内で且つ端部キャップ１１６によってカバーされている位置において該円筒状本体の第二端部１１２と、該第二端部に向かっての位置において該円筒状本体の側壁におけるポート１２８との間に延在している。端部キャップ１１６は加熱要素１２０及び電気的リード１２４の両方を損傷から保護すべく寄与する。
【００５０】
図９及び１０に示した第三実施例においては、図７及び８のものに非常に類似しており、円筒状本体１０２は水又は別の適宜の伝熱媒体で充填されている本体チャンバー１３０を有している。加熱要素１２０は本体チャンバー１３０内を延在しており且つその中の伝熱媒体と熱的接触状態にある。
【００５１】
第二及び第三実施例において使用されている加熱要素１２０及び熱交換器１００の設計は、第一実施例において上述した自己規制的加熱及びその他の利点を提供する。
【００５２】
前述したことから、理解されるように、本発明の特定の実施例について例示目的のために本明細書において説明したが、本発明の範囲及び精神から逸脱することなしに種々の修正を行うことが可能である。従って、本発明は特許請求の範囲による場合を除いて制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】２個の積層した熱交換器ブロック及び容量制御弁からなる熱交換器を具備する本発明を実施化した液化ガスベーパライザーを示した斜視図。
【図２】より詳細に熱交換器への液化ガスの流入を制御するために使用される容量制御弁を示した図１のベーパライザーの概略図。
【図３】図１のベーパライザーの熱交換器ブロックの各々において使用されている気化管の斜視図。
【図４Ａ】図１のベーパライザーの熱交換器ブロックへ熱を供給するために使用される正温度係数（ＰＴＣ）加熱要素の斜視図。
【図４Ｂ】図４Ａに示した加熱要素の正面図。
【図５】図１のベーパライザーの４個の加熱要素の配置を示した熱交換器ブロックのうちの１つの部分的斜視図。
【図６】内部に収容されている気化管をより良く示すために想像線で示した熱交換器ブロックのうちの１つと部分的に組立てた状態を示した図１のベーパライザーの斜視図。
【図７】本発明を実施した液化ガスベーパライザーの熱交換器の第二実施例の側断面図。
【図８】図７の実質的に８−８線に沿って取った端部断面図。
【図９】本発明を実施した液化ガスベーパライザーの熱交換器の第三実施例の側断面図。
【図１０】図９の実質的に１０−１０線に沿って取った端部断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年7月17日(2003.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を気化させるベーパライザーにおいて、
ブロックの熱伝導性物質から管の内容物へ伝熱させるために内部に熱伝導性管を埋設した熱伝導性物質のブロックを具備している熱交換器であって、前記ブロックは実質的に平面状の表面部分を具備する少なくとも１個の表面を具備しており、前記管は気化すべき流体を受け取るインレット部分と気化させた流体を排出するアウトレット部分とを具備しており、前記インレット及びアウトレッド部分は前記ブロックから突出している熱交換器、
複数個の正温度係数ヒータ要素であって、各々が長尺形状に形成されており且つ少なくとも１個の実質的に平面状の表面を具備しており、前記ヒータ要素は単一行整列状態に配置されており且つそれらの平面状表面を前記ブロックの平面状表面部分と対面して面接触して位置されており、各々が長手軸を前記行の方向に対して横断して配置して配向されている複数個の正温度係数ヒータ要素、
を有しているベーパライザー。
【請求項２】
請求項１において、前記ブロックが、更に、第１及び第２の対向した端部表面を包含しており、前記管のインレット及びアウトレット部分は前記ブロックの第１端部表面から突出しており、且つ前記管は前記第１端部表面におけるインレット部分と前記ブロックの平面状表面部分の面に対して平行な第１面における第１湾曲経路に沿っての前記第２端部表面に隣接した第２端部位置との間に延在しており且つ前記第２端部位置と前記ブロックの平面状表面部分の面に対して平行な第２面における第２湾曲経路に沿っての前記第１端部表面におけるアウトレット部分との間に延在しており、前記第１及び第２面は前記ブロック内において互いにオフセットされているベーパライザー。
【請求項３】
請求項１において、前記気化されるべき流体は液化ガスであり且つ前記ヒータ要素は、各々、気化されるべき流体の飽和温度よりも大きな硬化温度を有しているベーパライザー。
【請求項４】
流体を気化させるベーパライザーにおいて、
第１ブロックの熱伝導性物質から第１管の内容物への伝熱のために内部に熱伝導性の第１管を埋設した熱伝導性物質の第１ブロックを具備しており、前記第１ブロックは実質的に平面状の表面部分を具備している少なくとも一つの表面を具備しており、前記第１管は気化すべき流体を受け取るインレット部分と気化した流体を排出するアウトレット部分とを具備しており、前記第１管は前記第１ブロックの平面状表面部分の面に平行な第１面内に存在する第１湾曲経路に沿って前記第１ブロック内に延在しており、前記インレット及びアウトレット部分は前記第１ブロックから突出しており、且つ第２ブロックの熱伝導性物質から第２管の内容物への伝熱のために内部に熱伝導性の第２管を埋設した熱伝導性物質の第２ブロックを具備しており、前記第２ブロックは実質的に平面状の表面部分を具備している少なくとも一つの表面を具備しており、前記第２管は気化すべき流体を受け取るインレット部分と気化した流体を排出するアウトレット部分とを具備しており、前記第２管は前記第２ブロックの平面状の表面部分の面に対して平行な第２面内に存在する第２湾曲経路に沿って前記第２ブロック内に延在しており、前記インレット及びアウトレット部分は前記第２ブロックから突出しており、前記第１及び第２ブロックは前記第１及び第２ブロックの平面状の表面部分が互いに対面し且つそれらの間に空間を画定するために互いに離隔されて配設されており、前記第１管のアウトレット部分は前記第２管のインレット部分へ接続している熱交換器、及び
複数個の正温度係数ヒータ要素であって、各々が第１及び第２の対向した実質的に平面状で平行な表面が形成されており、前記ヒータ要素は前記第１及び第２ブロックの間の空間内に位置されており、前記ヒータ要素の第１平面状表面は前記第１ブロックの平面状表面部分と対面して面接触しており且つ前記ヒータ要素の第２平面状表面は前記第２ブロックの平面状表面部分と対面して面接触している複数個の正温度係数ヒータ要素、
を有しているベーパライザー。
【請求項５】
請求項４において、前記ヒータ要素が単一行整列状態に配置されており且つ前記ヒータ要素が長尺状であり且つ各々が長手軸を前記行の方向に対して横断して配置されて配向されているベーパライザー。
【請求項６】
請求項５において、前記行内の一つ起きのヒータ要素が隣接するヒータ要素から長手方向にオフセットされているベーパライザー。
【請求項７】
電源と共に使用する請求項４のベーパライザーにおいて、前記ヒータ要素が電源によって供給される電力のベーパライザーによる規制無しで直接的に電源へ接続可能であることを特徴とするベーパライザー。
【請求項８】
薄型ベーパライザーを形成する方法において、
各々が所望の形状を具備しており且つ気化すべき流体を受け取るインレット部分及び気化した流体を排出するアウトレット部分を具備している第１及び第２管を形成し、
熱伝導性物質から管の内容物への伝熱のために熱伝導性物質の第１及び第２ブロックの夫々の一つに第１及び第２管の各々を収容させ、且つ前記第１及び第２ブロックの各々に表面部分を設け、前記収容させるステップは前記ブロックを形成するために前記第１及び第２管の周りに熱伝導性物質をキャスティングすることにより実施し、
前記第１及び第２ブロックを互いに対面させその表面部分を互いに隣接させて配置し、
各々を前記第１及び第２ブロックの表面部分と熱接触させて前記第１及び第２ブロックの間に複数個の正温度係数ヒータ要素を配置し、
前記第１管のアウトレット部分を前記第２管のインレットへ結合させる、
ことを包含している方法。
【請求項９】
第１平面状表面を具備する熱伝導性物質のブロック内に収容させて管の第１端部内に流体を導入し、
前記第１平面状表面と接触している第２平面状表面を具備している正温度係数加熱要素へ電圧を印加し、それにより、前記要素と、それと接触している前記熱伝導性物質と、前記管と前記流体の飽和温度を超える温度へ加熱し、且つ前記管内の流体を気化させる、
ことを包含している方法。
【請求項１０】
請求項９において、前記流体が液化ガスである方法。
【国際調査報告】
2005511972.tif 000014
2005511972.tif 000015