(57)【要約】【課題】着霜の問題を効果的に解消して、気化器の運転性能を高めることを目的としている。【解決手段】気化器１０は、複数本の伝熱管２０，２６を備えた蒸発部１２Ａ及び加温部１２Ｂを備え、各部１２Ａ，１２Ｂの伝熱管２０，２６にＬＮＧを流通させて空気と熱交換させることによりＬＮＧをガス状化させるように構成される。各伝熱管２０，２６は、管本体２１ａと、その周囲において管軸方向に延びる放射状フィン２１ｂと、フィン２１ｂの外側から管本体２１ｂを囲む外筒部２１ｃ（外筒体）とを具備した一体構造を有し、ダクトを兼ねるベース３４上に起立した状態で設けられている。各伝熱管２０，２６の管本体２１ａと外筒部２１ｃとの間の空間には、送風機３６の駆動によりベース３４を介して外気（空気）が強制的に導入されるように構成されている。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管本体の周囲に管軸方向に延びる放射状フィンをもつ複数本の伝熱管を有し、液化ガスを前記各伝熱管に流通させて空気と熱交換させることによりガス状体を生成する液化ガス用空温式気化器において、
前記伝熱管毎に設けられ、当該伝熱管をその放射状フィンの外側から囲む筒状の外筒体と、各伝熱管と外筒体との間の空間にそれぞれ強制的に空気を導入する強制流形成手段とを備えていることを特徴とする液化ガス用空温式気化器。
【請求項２】
請求項１記載の液化ガス用空温式気化器において、
前記伝熱管の放射状フィンと前記外筒体とが繋がっていることを特徴とする液化ガス用空温式気化器。
【請求項３】
請求項２記載の液化ガス用空温式気化器において、
前記伝熱管は、前記放射状フィンの先端に前記外筒体の内周面が接合された一体構造を有していることを特徴とする液化ガス用空温式気化器。
【請求項４】
請求項２乃至３の何れかに記載の液化ガス用空温式気化器において、
前記強制流形成手段として送風機とダクトとを有し、前記伝熱管と外筒体との間の空間と前記ダクトの内部とが連通する状態で前記各伝熱管および外筒体が共通の前記ダクトに対して組み付けられていることを特徴とする液化ガス用空温式気化器。
【請求項５】
請求項４記載の液化ガス用空温式気化器において、
前記送風機により前記ダクト内に空気を圧送するように前記強制流形成手段が構成されていることを特徴とする液化ガス用空温式気化器。
【請求項６】
請求項４又は５記載の液化ガス用空温式気化器において、
並列に連結される複数本の前記伝熱管をもち各伝熱管に前記液化ガスを分配導入することにより液化ガスをガス状化させる蒸発部と、直列に連結される複数本の前記伝熱管をもち前記蒸発部から導出されるガス状体を昇温させる加温部とを備え、前記蒸発部および加温部の各伝熱管および外筒体がそれぞれ共通の前記ダクトに組み付けられていることを特徴とする液化ガス用空温式気化器。
【請求項７】
請求項６記載の液化ガス用空温式気化器において、
前記送風機による空気の圧送方向における上流側から順に前記蒸発部および加熱部が設けられ、前記ダクト内に前記蒸発部に対応する部分に空気を案内する案内部材が設けられていることを特徴とする液化ガス用空温式気化器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の低温液化ガスを気化する空温式気化器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような空温式気化器として例えば特許文献１に開示されるものが知られている。
【０００３】
この公報に開示される気化器は蒸発部と加温部とから構成されており、まず、蒸発部においてＬＮＧを空気と熱交換させることによりガス状化させ（天然ガス（ＮＧ）とし）、さらに加温部においてこのＮＧを空気と熱交換させることによりＮＧを所定の温度まで昇温させるように構成されている。
【０００４】
蒸発部には、垂直に延びる複数本の平行流フィン付伝熱管、すなわち管本体の周囲に管軸方向に延びる放射状フィンをもつ伝熱管が並列に設けられており、入口側ヘッダーを通じてこれらの伝熱管にＬＮＧが分配され、それぞれの伝熱管において熱交換に供されるようになっている。一方、加温部には、垂直に延びる複数本の平行流フィン付伝熱管が直列に連結された蛇行形式の伝熱管が設けられ、蒸発部で生成されたＮＧがこれら複数の平行流フィン付伝熱管に連続的に通されながら熱交換に供されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１４６０９０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
空温式気化器では、蒸発部の各伝熱管に着霜が生じることが知られている。このような霜は時間の経過に伴いフィン回りに堆積し、その結果、フィンから離れたところを空気が流れ易くなり徐々に熱交換能力を低下させる。そこで、従来では、運転開始から一定時間経過後に気化器を一旦停止させて除霜作業を行い、連続運転が要求される場合には、２器の気化器を一定の時間間隔で交互に運転させることが行われている。
【０００７】
しかし、除霜作業のために度々運転を停止させるのでは作業効率が悪く、また、２器の気化器を交互に運転させるのは不経済である。従って、上記のような着霜の問題を解消して、気化器の運転性能を高めることが望まれている。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、着霜の問題を効果的に解消して、気化器の運転性能を高めることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、管本体の周囲に管軸方向に延びる放射状フィンをもつ複数本の伝熱管を有し、液化ガスを前記各伝熱管に流通させて空気と熱交換させることによりガス状体を生成する液化ガス用空温式気化器において、前記伝熱管毎に設けられ、当該伝熱管をその放射状フィンの外側から囲む筒状の外筒体と、各伝熱管と外筒体との間の空間にそれぞれ強制的に空気を導入する強制流形成手段を備えているものである。
【００１０】
この構成によると、各伝熱管のフィンの周囲に集中して空気を高い速度で流すことができ、これにより熱伝達効率が高めら、液化ガスと空気との熱交換に伴う着霜の発生が効果的に抑制される。そしてその結果、伝熱管の伝熱面積が有効に確保された状態が長期にわたり持続されることとなる。
【００１１】
この構成においては、伝熱管の放射状フィンと前記外筒体とは繋がっているのが好ましく、伝熱管が、前記放射状フィンの先端に前記外筒体の内周面が接合された一体構造を有していればより好ましい。
【００１２】
この構成によると、伝熱管の実質的な伝熱面積を拡大して、熱交換能力を向上させることが可能となる。
【００１３】
また、上記構成においては、前記強制流形成手段として送風機とダクトとを有し、前記伝熱管と外筒体との間の空間と前記ダクトの内部とが連通する状態で前記各伝熱管および外筒体が共通の前記ダクトに対して組み付けられているのが好ましい。
【００１４】
この構成によると、共通の送風機およびダクトを使った簡単、かつ合理的な構成で各伝熱管と外筒体との間の空間に強制的に空気を導入することができる。
【００１５】
この場合、強制流形成手段は、ダクト内に空気を圧送（プッシャ方式）するように構成されているのが好ましい。
【００１６】
すなわち、ダクト内の空気を吸引することにより各伝熱管と外筒体との間の空間に強制的に空気を誘い込む方式（サクション方式）を採用してもよい。但し、この場合には、熱交換後の冷気がダクトや送風機を通過することにより、これらの部分に着霜が生じることが考えられるので、メンテナンスの点を考慮すれば空気を圧送する上記プッシャ方式の方が有利である。
【００１７】
なお、並列に連結される複数本の前記伝熱管をもち各伝熱管に前記液化ガスを分配導入することにより液化ガスをガス状化させる蒸発部と、直列に連結される複数本の前記伝熱管をもち前記蒸発部から導出されるガス状体を昇温させる加温部とを設け、前記蒸発部および加温部の各伝熱管および外筒体を共通の前記ダクトに対して組み付けるようにしてもよい。
【００１８】
この構成によると、蒸発部および加温部の双方において、液化ガスと空気との熱交換に伴う着霜の発生が効果的に抑制される。そのため、強制流形成手段を共通化した合理的な構成で、効率よく液化ガスをガス状化させ、また昇温させることができるようになる。
【００１９】
この場合には、前記送風機による空気の圧送方向における上流側から順に前記蒸発部および加熱部が設けられ、前記ダクト内に前記蒸発部に対応する部分に空気を案内する案内部材が設けられているのが好ましい。
【００２０】
これによれば、強制流形成手段を共通化しながらも、着霜が発生し易い蒸発部に対して空気が導入され易くなる。そのため蒸発部の各伝熱管と外筒体との間の空間に対して確実に空気を導入して着霜の発生を抑制することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２２】
図１は本発明にかかる液化ガス用空温式気化器を示す模式図である。この図に示す液化ガス用空温式気化器１０（以下、気化器１０と略す）は、蒸発部１２Ａと加温部１２Ｂとに大別され、図外のタンクから供給用配管１４を通じて供給される液化天然ガス（ＬＮＧ）を、まず蒸発部１２Ａにおいて空気との熱交換に供すことによりガス状化（ＮＧとし）し、さらに加温部１２Ｂにおいて空気との熱交換に供すことにより所定温度まで昇温させ、その後、排出用配管３２を通じて消費地等に供給するように構成されている。
【００２３】
蒸発部１２Ａおよび加温部１２Ｂには、鉛直方向に延びる複数本の伝熱管２０，２６が整列した状態で設けられている。具体的には、同図の左右方向を列方向、同図の紙面に直交する方向を行方向として、図３に示すように、蒸発部１２Ａには３行６列の配列で合計１８本の伝熱管２０が設けられ、また、加温部１２Ｂには３行７列の配列で合計２１本の伝熱管２６が設けられている。
【００２４】
各伝熱管２０，２６の構成は共通している。具体的には、図４に示すように、ＬＮＧを流通させる管本体２１ａと、その外周面において管軸方向に延びる複数の放射状フィン２１ｂと、放射状フィン２１ｂを外側から覆って管軸方向に延びる断面円形の外筒部２１ｃ（外筒体）とを有した２重管構造を有している。管本体２１ａと外筒部２１ｃとの間の空間は上下方向に開放されている。
【００２５】
各伝熱管２０，２６は、熱伝導性の良いアルミニウム又はアルミニウム合金を材料として押出し成形により全体が一体に形成されており、当実施形態では、例えば管本体直径が３０ｍｍ、外筒部直径が２１０ｍｍ、肉厚が３ｍｍとされ、放射状フィン２１ｂが管本体２１ａの周りに４５°の角度間隔で合計８枚設けられ、伝熱管全高さは約６ｍとされている。
【００２６】
蒸発部１２Ａに属する各伝熱管２０（管本体２１ａ）は、その下端部が入口側ヘッダー１６から分岐する分岐管１８にそれぞれ接続されており、当実施形態では、入口側ヘッダー１６に前記の行数に対応する３本の分岐管１８が設けられ、伝熱管２０のうち共通の行に属する伝熱管２０が同一の分岐管１８にそれぞれ接続されている。一方、各伝熱管２０（管本体２１ａ）の上端部は、各行に属するもの毎に共通の集合管２２に接続されている。つまり、給用配管１４を通じて導入されるＬＮＧを入口側ヘッダー１６及び分岐管１８を通じて各伝熱管２０に分配しながら導入し、各伝熱管２０を経てガス状化したＬＮＧ（つまりＮＧ）を、各行毎に集合管２２に集め、これら集合管２２にそれぞれ接続された渡り管２４を介して加温部１２Ｂに案内するようになっている。
【００２７】
加温部１２Ｂに属する各伝熱管２６のうち、各行の一端側（同図では左端）の伝熱管２６、すなわちＮＧの受け入れ側の伝熱管２６（管本体２１ａ）の上端部には前記渡り管２４が接続されており、また、各行の他端側の伝熱管２６、排出側の伝熱管２６の下端部には出口側ヘッダー３０がそれぞれ接続されている。そして、図１に示すように各行に属する各伝熱管（管本体２１ａ）同士が連結管２８を介して直列に連結されることにより、蒸発部１２Ａにおいて生成されたＮＧを渡り管２４を通じて各行の一端側の伝熱管２６に導入し、当該行に属する伝熱管２６を順次経由させた後、出口側ヘッダー３０に集めて前記排出用配管３２を通じて導出するようにようになっている。
【００２８】
蒸発部１２Ａおよび加温部１２Ｂの各伝熱管２０，２６は、図１及び図２に示すように、送風ダクトを兼ねるベース３４に支持された状態で設けられている。
【００２９】
前記ベース３４は、図２に示すように上下方向に扁平な中空構造を有し、その側面部に組み付けられた電動式の送風機３６の作動により外気（空気）をその内部に取込みながら同図中白抜き矢印で示す方向に圧送するように構成されている。
【００３０】
ベース上には、送風機３６による送風（圧送）方向上流側（同図では左側）から順に前記蒸発部１２Ａおよび加温部１２Ｂが並べて設けられ、各部１２Ａ，１２Ｂの伝熱管２０，２６がその下端部をベース３４に支持された状態で立設されている。ベース３６の各伝熱管２０，２６に対応する箇所には開口部３５が穿設されており、これにより各伝熱管２０，２６における管本体２１ａと外筒部２１ｃとの間の空間（以下、伝熱管２０，２６の内部空間という）とベース３４の内部とが連通している。
【００３１】
そして、前記入口側ヘッダー１６および分岐管１８がこのベース３４の内部に配置され、蒸発部１２Ａに属する各伝熱管２０（管本体２１ａ）の下端部がベース内部でそれぞれ前記分岐管１８に接続されている。また、加温部１２Ｂに属する伝熱管２６がベース内部において上述のように前記連結管２８を介して接続され、さらにベース内部に配置された前記出口側ヘッダー３０に接続されている。
【００３２】
なお、ベース３４の内部において、蒸発部１２Ａに対応する部分には、図２に示すように送風機３６による送風方向に一対の案内板３８が並べて設置されている。これらの案内板３８は風上から風下に向かって先上がりに傾斜する状態で設けられており、これにより送風を蒸発部側に偏向させるように構成されている。
【００３３】
次に、以上のように構成された気化器１０の作用効果について説明する。
【００３４】
上記気化器１０において、ＬＮＧは給用配管１４を通じて入口側ヘッダー１６に案内され、各分岐管１８を通じてまず蒸発部１２Ａの各伝熱管２０に導入され、各伝熱管２０を流通（上昇）する間に空気との熱交換が行われ、これによりガス状化（気化）してＮＧとして取り出される。そして、さらに渡り管２４を通じて加温部１２Ｂに案内され、加温部１２Ｂの前記各行に属する７本の伝熱管２６を順次経由する間に空気との熱交換が行われ、これにより所定の温度まで昇温された後、出口側ヘッダー３０に集められながら排出用配管３２を通じて排出されることとなる。
【００３５】
そして、上記のようにＬＮＧが流通する間、前記送風機３６が駆動され、これにより外気（空気）がベース３４の内部を通じて前記開口部３５から各伝熱管２０，２６の内部空間に強制的に導入される（図２中に破線矢印で示す）。
【００３６】
このように空気が各伝熱管周囲の狭い空間に集中して導入されると、管本体周囲の空気の通気速度が高まり、これにより熱伝達効率が高められる。そして、このように熱伝達効率が高められることにより、ＬＮＧ等と空気との熱交換に伴う管本体２１ａ、あるいは放射状フィン２１ｂへの着霜が抑制され、伝熱管２０，２６における伝熱面積が有効に確保された状態が持続されることとなる。
【００３７】
従って、従来のこの種の気化器に比べて除霜作業を実施する間隔を長期化することができ、また、条件によっては除霜作業を全く行うことなく連続的に運転することも可能となり、気化器１０の運転性能を著しく向上させることができるという効果がある。
【００３８】
しかも、各伝熱管２０，２６に外筒部２１ｃが設けられている分、従来のこの種の伝熱管、つまり管本体の周囲に放射状フィンだけを備えた伝熱管に比べると伝熱管２０，２６の有する伝熱面積が広くなる。従って、同数の伝熱管を備えた従来の気化器に比べると、伝熱管２０，２６の伝熱面積が広い分、ＬＮＧ等との熱交換をより効率良く行わせることができるという効果もある。
【００３９】
また、ベース３４の内部に案内板３８が設けられて空気が蒸発部１２Ａの各伝熱管２０に導入され易い構成とされているので、共通のベース３４を通じて蒸発部１２Ａおよび加温部１２Ｂの各伝熱管２０，２６に空気を導入する合理的な構成を採用しながらも、着霜が生じやすい蒸発部側の各伝熱管２０の内部空間に良好に空気を導入することができるという効果もある。
【００４０】
ところで、管本体の周囲に放射状フィンだけを備えた複数本の伝熱管を有する従来の気化器においても、例えば、各伝熱管を極力接近して配列することにより空気の通気面積を狭くし、これにより空気の通気速度を高めて着霜の発生を抑えることで、運転性能をある程度改善することが可能である。しかし、この場合には、伝熱管を接近して配列する結果、各伝熱管とこれらを繋ぐ分配管との接合部分における熱収縮による応力が大きくなり熱疲労寿命が短くなる。この点、上記の気化器１０によると、各伝熱管２０，２６の間隔に拘わらず着霜の発生を良好に抑えることがことができるため、各伝熱管２０，２６を離間した配列とすることで、運転性能を向上させる一方で、上記の熱応力も緩和される。
【００４１】
なお、以上説明した気化器１０は、本発明に係る液化ガス用空温式気化器の好ましい実施形態であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４２】
例えば、図４に示した円形断面の伝熱管２０，２６に代えて、図５に示すような多角形断面を有する伝熱管２０を適用することもできる。
【００４３】
また、外筒部２１ｃと放射状フィン２１ｂとが分離した構造の伝熱管２０，２６を適用することもできる。但し、この場合には、伝熱管２０の有する伝熱面積が実施形態のもの（図４参照）に比して少なくなる。そのため、熱交換能力を高める上では外筒部２１ｃと放射状フィン２１ｂとが繋がった構成、より好ましくは、上記実施形態の如く、管本体２１ａ、放射状フィン２１ｂおよび外筒部２１ｃを一体に備えた一体構造の伝熱管２０を適用するのが好ましい。
【００４４】
また、上記の実施形態では、送風機３６の駆動により空気を圧送しながら各伝熱管２０，２６の内部空間にその下端から空気を導入し上端に放出するようにしているが、例えばベース内の空気を排出するように送風機３６を逆向きに取り付け、各伝熱管２０，２６の内部空間にその上端から空気を吸引しながら強制的に導入するように構成してもよい。但し、この場合には、伝熱管２０，２６を経由した冷気がベース３４及び送風機３６を通じて排出される結果、送風機３６等に着霜が生じることが考えられる。そのため、メンテナンス性等を考慮すると、空気を圧送することにより伝熱管２０，２６に導入する上記実施形態の構成を採用する方が好ましい。
【００４５】
また、上記の実施形態では、蒸発部１２Ａの伝熱管２０と加温部１２Ｂの伝熱管２６とが同一構造とされているが、例えば、蒸発部１２Ａに比べて着霜が生じにくい加温部１２Ｂについては、従来の一般的な伝熱管、つまり管本体の周囲に放射状フィンだけを備えた伝熱管を適用するようにしてもよい。
【００４６】
また、送風機３６による風量を制御可能とする制御装置を設け、必要に応じてこの送風機３６による風量を制御することにより、各伝熱管２０，２６の内部空間における空気の通気速度を制御するように構成してもよい。
【００４７】
なお、上記実施形態では、液化ガスとしてＬＮＧ（液化天然ガス）を用いているが、本発明の液化ガス用空温式気化器は、それ以外の低温液化ガス、例えば液体窒素や液体酸素をガス状化させる場合にも同様に適用可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、管本体の周囲に管軸方向に延びる放射状フィンをもつ複数本の伝熱管に液化ガスを流通させて空気と熱交換させることによりガス状体を生成する液化ガス用空温式気化器において、当該伝熱管をその放射状フィンの外側から囲む筒状の外筒体を伝熱管毎に設け、伝熱管と外筒体との間の空間に強制的に空気を導入することにより各伝熱管のフィンの周囲に集中して空気を流し、これにより通気速度を高めて熱伝達効率を高めるようにしたので、液化ガスと空気との熱交換に伴う着霜の発生を効果的に抑制することができる。従って、従来のこの種の気化器に比べて除霜作業を実施する間隔を長期化することができ、また、条件によっては除霜作業を全く行うことなく連続的に運転することも可能となり、気化器の運転性能を著しく向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる液化ガス用空温式気化器を示す模式図（正面図）である。
【図２】液化ガス用空温式気化器のベース部分の具体的な構成を示す断面図である。
【図３】蒸発部および加温部における伝熱管の配列を示す平面模式図である。
【図４】液化ガス用空温式気化器に適用される伝熱管の構成を示す断面図である。
【図５】伝熱管の他の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０　液化ガス用空温式気化器
１２Ａ　蒸発部
１２Ｂ　加温部
２０，２６　伝熱管
２１ａ　管本体
２１ｂ　放射状フィン
２１ｃ　外筒部（外筒体）
３４　ベース（ダクト）
３６　送風機
【図１】
2004092899.tif 000003
【図２】
2004092899.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004092899.tif 000006
【図５】
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