(57)【要約】【課題】各伝熱管における液化ガスの気化機能を有効かつ均等に発揮させることにより、液化ガスをより効率的に気化させる。【解決手段】複数本の分配管２６を一列に備えた入口側ヘッダ２４の前記分配管２６に伝熱管２０がそれぞれ接続され、ヘッダ内で分配管２６の配列方向における一方側から他方側にＬＮＧ（液化ガス）を流動させつつ各伝熱管２０にＬＮＧを導入して空気と熱交換させる液化ガス用空温式気化器である。入口側ヘッダ２４において各分配管２６は、その末端部分がヘッダ内部に突入した状態で設けられており、この末端部分にＬＮＧの導入口が設けられている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の分配管を一列に備えたヘッダの前記分配管に伝熱管がそれぞれ接続され、前記ヘッダ内で前記分配管の配列方向における一方側から他方側に液化ガスを流動させつつ各伝熱管に液化ガスを導入して空気と熱交換させる液化ガス用空温式気化器において、前記各分配管の末端部分が前記ヘッダの内部に延設され、この末端部分に液化ガスの導入口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。
【請求項２】
請求項１に記載の液化ガス用空温式気化器において、
前記各分配管の末端部分は、前記ヘッダの径方向であって該径の１／３以上の位置まで延設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３】
請求項１又は２に記載の液化ガス用空温式気化器において、前記各分配管はその末端が閉塞され、前記導入口が分配管の周面上に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。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の液化ガス用空温式気化器の運転方法であって、前記各分配管の末端部分がヘッダ内を流動する液化ガスの液面下に位置するように前記液化ガスの流量を調整した状態で運転することを特徴とする液化ガス用空温式気化器の運転方法。
【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およびその運転方法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（管本体の周囲にその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】
なお、蒸発部には、多くのＬＮＧを効率的に気化すべく一軸方向に延びる複数の入口側ヘッダが並列に設けられ、各入口側ヘッダに沿ってそれぞれ複数の伝熱管が一列に配列された状態で該ヘッダに接続されている。つまり、複数の伝熱管に対してＬＮＧを分配供給することにより、一度により多くのＬＮＧを気化させ得るようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１４６０９０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の空温式気化器において、蒸発部の各伝熱管は、図７に示すように、入口側ヘッダ５０の長手方向に沿って分配管５２が順次分岐するように設けられ、これら分岐管５２に伝熱管（図示省略）がそれぞれ接続されている。そして、同図の矢印に示すように、伝熱管（分配管５２）の配列方向一方側から他方側に向かってＬＮＧを流動させながら各伝熱管に分配する構成が一般的である。
【０００８】
ところが、このような従来構造では、各伝熱管におけるＬＮＧの流量にバラツキが生じ易く、一部の伝熱管の機能が十分に発揮されない場合がある。つまり、入口側ヘッダ５０を流動するＬＮＧは、それまでの過程で既に気化したＮＧや、ヘッダ導入後に気化したＮＧが含まれる気液二相流（混相流）の場合が多く、また、ヘッダ内での流速もさほど速いものではないため、入口側ヘッダ内では、ＬＮＧとＮＧとの密度差によりヘッダ上部にＮＧが滞留してＬＮＧとＮＧとが分離した流れ（層状流、波状流）となる。この場合には、上流側の伝熱管に多くのＮＧが流入して当該伝熱管に対するＬＮＧの流入が妨げられるため、結果的に、上流側の伝熱管によるＬＮＧの気化機能が低下し、これがＬＮＧを効率的に気化させる上での妨げとなっている。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、各伝熱管における液化ガスの気化機能を有効かつ均等に発揮させることにより、液化ガスをより効率的に気化させることができる液化ガス用空温式気化器およびその運転方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【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、複数本の分配管を一列に備えたヘッダの前記分配管に伝熱管がそれぞれ接続され、前記ヘッダ内で前記分配管の配列方向における一方側から他方側に液化ガスを流動させつつ各伝熱管に液化ガスを導入して空気と熱交換させる液化ガス用空温式気化器において、前記各分配管の末端部分が前記ヘッダの内部に延設され、この末端部分に液化ガスの導入口が設けられているものである。
【００１１】
このような構成によると、分配管の末端部分がヘッダ内部に延設されることによりヘッダ内部の流路断面積が部分的に小さくなっているため、ヘッダ内部を流動する液化ガスの流動速度が絞り（オリフィス）効果により高められる。これによりヘッダ内部を流動する液化ガスが気泡流、つまり液化ガスの液相中にガス状体（液化ガスが気化した気体）の小気泡が分散した流れとなり易くなり、ヘッド上流側の分配管にガス状体が集中的に流入するといった現象が起こり難くなる。その結果、各分配管（伝熱管）に対して液化ガスがより均等に流入することとなり（分配性が向上し）、各伝熱管における液化ガスの気化機能が有効かつ均等に発揮されるようになる。
【００１２】
上記の構成において、ヘッダ内における分配管の延設の程度は、ヘッダに導入される液化ガスの流量等に応じて所望の気泡流が得られるように設定されるが、一般的なこの種の液化ガス用空温式気化器であれば、ヘッダの径方向であって該径の１／３以上の位置まで分配管の末端部分を延設することにより絞り（オリフィス）効果が良好に発揮され、気泡流を良好に発生させることが可能となる。
【００１３】
また、各分配管は、その末端部分に液化ガスの導入口が設けられておればよく、必ずしも分配管の末端が開口した管形状である必要はない。例えば、末端が閉塞され、分配管の周面上に前記導入口が設けられる管形状であってもよい。
【００１４】
なお、上記の液化ガス用空温式気化器については、各分配管の末端部分がヘッダ内を流動する液化ガスの液面下に位置するように前記液化ガスの流量を調整した状態で運転するのが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、液化ガス中に分散していないガス状体が分配管に流入するのを有効に防止することができ、各分配管（伝熱管）に対する液化ガスの分配性をさらに向上させることができる。
【００１６】
【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。
【００１７】
図１および図２は、本発明に係る液化ガス用空温式気化器を示す模式図であり、図１は正面図、図２は平面図で液化ガス用空温式気化器を示している。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及び入口マニホールド３３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化）させ、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、出口マニホールド３４及び排出用配管１６を通じて収集し、消費地等に供給するように構成されている。
【００１８】
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２０，２２が整列した状態で設けられている。具体的には、図１の紙面に直交する方向（図２では上下方向）を行方向、同図の左右方向を列方向として、蒸発部１２Ａには４行５列の配列で合計２０本の伝熱管２０が設けられ、また、加温部１２Ｂには４行４列の配列で合計１６本の伝熱管２２が設けられている。
【００１９】
各伝熱管２０，２２の構成は共通しており、具体的には、図３に示すように、ＬＮＧを流通させる管本体２１ａの周囲にその軸方向に延びる複数の放射状フィン２１ｂを備えた構成を有している。なお、図１及び図２では、便宜上、伝熱管２０，２２を円筒形状として模式的に示している。
【００２０】
各伝熱管２０，２２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、例えば伝熱管直径が約２５ｍｍとされ、幅約１４０ｍｍの長方形フィン（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５ｍとされている。
【００２１】
蒸発部１２Ａには、伝熱管２０の配列に対応して各行毎に列方向に真っ直ぐに、かつ水平に延びる円筒状の入口側ヘッダ２４が設けらており、前記各伝熱管２０が各行毎に共通の入口側ヘッダ２４に接続されている。具体的には、鉛直上方に向かって延びる分配管２６が各入口側ヘッダ２４の長手方向に一定の間隔で設けられており、各伝熱管２０（管本体２１ａ）の下端部がそれぞれ分配管２６に接続されている。なお、入口側ヘッダ２４の各分配管２６は、図４及び図５に示すように入口側ヘッダ２４の側壁を貫通してその末端部分がヘッダ内部に突入した状態で設けられており、これにより後述するように各分配管２６（伝熱管２０）に対するＬＮＧの分配が良好（均等）に行われ得るように構成されている。
【００２２】
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２８に接続されている。つまり、蒸発部１２Ａでは、供給用配管１４を通じて各入口側ヘッダ２４に導入されるＬＮＧを分配管２６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２８に集め、これら集合管２８にそれぞれ接続された渡り管３０を介して加温部１２Ｂに案内するようになっている。
【００２３】
一方、加温部１２Ｂに属する各伝熱管２２のうち、各行の一端側（同図では左端）の伝熱管２２、すなわちＮＧの受け入れ側の伝熱管２２（管本体２１ａ）の上端部には、図１に示すように前記渡り管３０が接続されており、また、各行の他端側の伝熱管２２（排出側の伝熱管２２）の上端部にはそれぞれ前記排出用配管１６が接続されている。そして、各行に属する各伝熱管２２（管本体２１ａ）同士が連結管３２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３０を通じて各行の一端側の伝熱管２２に導入し、当該行に属する伝熱管２２を順次経由させた後、前記排出用配管１６を通じて導出するようにようになっている。
【００２４】
以上のように構成された気化器１０によると、まず、ＬＮＧは供給用配管１４及び入口マニホールド３３を通じて蒸発部１２Ａの各入口側ヘッダ２４に案内され、分配管２６を通じて各伝熱管２０に導入される。そして、各伝熱管２０をＬＮＧが流通（上昇）する間に空気との熱交換が行われ、これによりＬＮＧがガス状化（気化）してＮＧとして取り出されることとなる。この際、この気化器１０では、各分配管２６の末端部分が上述したように入口側ヘッダ２４の内部に突入した構成となっているため、各伝熱管２０に対してＬＮＧの分配が良好に行われる。すなわち、ヘッダ内部に突入した分配管２６によりヘッダ内部の流路断面積が部分的に小さくなるため、絞り（オリフィス）効果によりヘッダ内部を流動するＬＮＧの流動速度が高められ、これによりヘッダ内部を流動するＬＮＧが気泡流、つまり入口側ヘッダ２４に至る過程で既に生成されているＮＧがＬＮＧの液相中に小気泡として分散した流れとなり易くなる（図５参照）。従って、従来技術で課題となっていた現象、すなわち、入口側ヘッダ２４に至る過程で既に生成されてしまったＮＧが上流側（ＬＮＧの流れ方向における上流側；図５では左側）の分配管２６に集中的に流入するといった現象が起こり難くなり、その結果、各伝熱管２０（分配管２６）に対して均等にＬＮＧが流入し易くなる。特に、図５に示すように、各分配管２６の末端部分がヘッダ内部を流動するＬＮＧの液面下に位置するように気化器１０の運転状態が調整されることにより、ＬＮＧ中に分散していない状態で存在するＮＧが上流側の分配管２６に流入するといった現象がより有効に防止され、その結果、各伝熱管２０に対してより均等にＬＮＧが導入されることとなる。
【００２５】
このようにして蒸発部１２Ａで生成されたＮＧは、渡り管３０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４本の伝熱管２２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、出口マニホールド３４及び排出用配管１６を通じて集められることとなる。
【００２６】
以上のように、この気化器１０では、蒸発部１２Ａの各伝熱管２０に対するＬＮＧの分配を良好（均等）に行うことができるので、蒸発部１２Ａに含まれる全ての伝熱管２０の気化機能を十分に発揮させることができる。従って、一部の伝熱管に偏ってＬＮＧが導入され易いために該一部の伝熱管が十分に機能しない虞れのある従来のこの種の気化器と比較すると、より効率良くＬＮＧを気化させることができるようになる。
【００２７】
しかも、このような効果は、上述したように、入口側ヘッダ２４の各分配管２６をヘッダ内部に突入させるだけで得ることが可能であり、簡単な構成で効率良くＬＮＧを気化させることができるようになるという利点もある。すなわち、図７に示したような従来のヘッダ構造であっても、ヘッダ内部でのＬＮＧの流速を高めてＬＮＧが気泡流の状態で流動するようにすれば、上記の気化器１０と同様に、伝熱管に対するＬＮＧの分配性を向上させることが可能となるが、この場合には入口側ヘッダにおけるＬＮＧの流量を相当増大させる必要があるために高出力のポンプ等が必要となり、また、各伝熱管における流速も必然的に速くなり、ＬＮＧを完全に気化させるのに要求される伝熱管長さも長くなるため、蒸発部の構造がいきおい大型化し、設備費用も高くつくことになる。これに対して、上記気化器１０によると、絞り（オリフィス）効果によりヘッダ内部でのみＬＮＧの流動速度を高めることができるため、高出力のポンプ等を用いることなくＬＮＧの流れが気泡流となる程度にヘッダ内部のＬＮＧの流動速度を高めることができる。また、このようにヘッダ内部でのみＬＮＧの流動速度を高めることができる結果、伝熱管２０の長さを拡大する必要もない。従って、簡単な構成で各伝熱管２０に対するＬＮＧの分配性を向上させることができ、これにより効率良くＬＮＧを気化させることができるようになる。
【００２８】
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およびその運転方法の一実施形態であって、その具体的な構成等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００２９】
例えば、入口側ヘッダ２４に対する分配管２６の突入（延設）量は、入口側ヘッダ２４に導入されるＬＮＧ流量との関係で、気泡流が良好に発生し得るように適宜構成すればよい。この場合、図５に示すような分配管構造の場合には、ＬＮＧの流動速度等との関係で多少の差異はあるものの、概ね入口側ヘッダ２４の直径の１／３以上、好ましくは１／２以上、より好ましくは２／３以上突入させることにより、絞り（オリフィス）効果を良好に発揮させることができ、これにより気泡流を良好に発生させることが可能となる。
【００３０】
また、分配管２６については、図５に示すように開口２６ａが軸方向に開口するもの以外に、図６に示すように、末端が閉塞され、分配管２６の周面上に開口３４が設けられているものであってもよい。
【００３１】
さらに、気化器１０の運転についても、必ずしも分配管２６の末端がヘッダ内を流動するＬＮＧの液面下となる状態で運転する必要はない。但し、分配管２６の末端がＬＮＧの液面下となる運転状態によれば、上述したように、ＬＮＧ中に分散していないＮＧの分配管２６への流入をより有効に防止することができるため、各伝熱管２０に対するＬＮＧの分配性を向上させる上では、そのような状態で気化器１０を運転するのが好ましい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ヘッダに液化ガスを供給しつつ該ヘッダに設けられた分配管を通じて複数の伝熱管に液化ガスを分配するように構成された液化ガス用空温式気化器において、各分配管の末端部分をヘッダの内部に延設するとともに、この末端部分に液化ガスの導入口を設け、これによりヘッダ内部の流路断面積を部分的に小さくすることにより、絞り（オリフィス）効果によりヘッダ内部を流動する液化ガスが気泡流になり易いようにしたので、ヘッド上流側の分配管にガス状体が集中的に流入するといった現象が起こり難くなり、これにより各分配管（伝熱管）に対する液化ガスの分配性が向上する。従って、一部の伝熱管に偏って液化ガスが導入され易いために該一部の伝熱管が十分に機能しない虞れのある従来のこの種の液化ガス用空温式気化器と比較すると、各伝熱管における液化ガスの気化機能を有効かつ均等に発揮されることができ、その結果、より効率良く液化ガスを気化させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係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】本発明に係る液化ガス用空温式気化器を示す模式図（平面図）である。
【図３】伝熱管を示す平断面図である。
【図４】入口側ヘッダの構造（分配管の接続部分）を示す斜視概略図である。
【図５】入口側ヘッダの構造（分配管の接続部分）を示す縦断面概略図である。
【図６】入口側ヘッダの他の構造を示す斜視図である。
【図７】従来の液化ガス用空温式気化器におけるヘッダの構造および液化ガスの流動状態を示す断面略図である。
【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
１４　供給用配管
１６　排出用配管
２０，２２　伝熱管
２４　入口側ヘッダ
２６　分配管
２６ａ　開口（導入口）
３０　渡り管
【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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【図７】
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