(57)【要約】【課題】伝熱管への着霜の発生を効果的に抑える一方で、安全性を確保する。【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。蒸発部１２Ａには、供給用配管１４に接続される入口側ヘッダ１６が設けられ、それぞれ伝熱管２０が接続された互いに平行な複数の分配管１８がこの入口側ヘッダ１６に接続されている。伝熱管２０は、各分配管１８の軸方向に一定間隔で並び、かつ隣接する分配管１８の伝熱管２０同士が分配管１８の軸方向に交互に並んだ状態で分配管１８に接続されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な複数の分配管が設けられるとともに各分配管に、互いに平行な複数の伝熱管が並べて接続され、前記分配管を通じて各伝熱管に液化ガスを導入することにより各伝熱管において液化ガスを気化させる液化ガス用空温式気化器において、
前記伝熱管は、各分配管の軸方向に一定間隔で並び、かつ隣接する分配管の伝熱管同士が分配管の軸方向に交互に並んだ状態で分配管に接続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２】
請求項１に記載の液化ガス用空温式気化器において、
複数の前記分配管が一定間隔で配列されるとともに、これら分配管の配列ピッチよりも前記各分配管での伝熱管の配列ピッチが大きく設定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、
前記分配管と直交する方向に延び、かつ複数の前記分配管に対して液化ガスを分配する互いに平行な複数のヘッダが並べて設けられ、
各ヘッダにそれぞれ前記分配管が一定間隔で接続されるとともに、各ヘッダの分配管同士が互いにヘッダの軸方向にずれるようにヘッダ毎の分配管の位置が設定さ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液化ガス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（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、例えば一本の入口側ヘッダが設けられ、このヘッダに、互いに平行な複数本の分配管が接続され、この分配管に対してその管軸方向に複数本の伝熱管が一定間隔で接続されている。つまり、入口側ヘッダを介して各分配管にＬＮＧを導入し、さらに各分配管から各伝熱管にＬＮＧを分配することにより、一度に多くのＬＮＧを流通させて気化させ得るように構成されている。
【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】
上記の空温式気化器では、時間経過に伴い蒸発部の各伝熱管に着霜が生じることが知られているが、伝熱管に着霜が生じた状態では、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が低下することとなる。
【０００８】
このような着霜の発生を抑制する一つの手法として伝熱管をより密に配列することが考えられる。すなわち、伝熱管を密に配列してフィン周囲の隙間を狭めると、そこを流れる空気の流速が高まり、これによって熱伝達効率が向上する。従って、上記のような着霜の発生を有効に押えることが可能となる。
【０００９】
ところが、上記のような構造をもつ従来の気化器では、隣接する分配管の伝熱管同士が横並びに設けられるため、伝熱管を密に配列するには各分配管に対して伝熱管を狭ピッチで接続する必要がある。この場合、伝熱管のピッチをあまり狭くすると、隣接する伝熱管同士（同一分配管の隣接する伝熱管同士）に軸方向の熱膨張差が生じたときに分配管が歪みを吸収できなくなり、例えば分配管に亀裂が生じる等、安全性の上で問題がある。この点は、同目的で入口側ヘッダに分配管を狭ピッチで接続する場合も同じである。
【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、伝熱管への着霜の発生を抑える一方で、安全性を確保することができる液化ガス用空温式気化器を提供することを目的としている。
【００１１】
【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、互いに平行な複数の分配管が設けられるとともに各分配管に、互いに平行な複数の伝熱管が並べて接続され、前記分配管を通じて各伝熱管に液化ガスを導入することにより各伝熱管において液化ガスを気化させる液化ガス用空温式気化器において、前記伝熱管は、各分配管の軸方向に一定間隔で並び、かつ隣接する分配管の伝熱管同士が分配管の軸方向に交互に並んだ状態で分配管に接続されているものである。
【００１２】
このように、隣接する分配管の伝熱管同士を分配管の軸方向に交互にずらした構成とすると、気化器全体として伝熱管を分配管の軸方向に密に配置することができる一方で、各分配管については、伝熱管のピッチをある程度広く設定することが可能となる。従って、伝熱管同士の隙間を狭めてそこを流れる空気の流速を高め得るようにしながらも、同一分配管における隣接した伝熱管同士の熱膨張差に起因する分配管の損傷等の発生を効果的に防止することが可能となる。
【００１３】
この構成においては、複数の前記分配管が一定間隔で配列されるとともに、これら分配管の配列ピッチよりも前記各分配管での伝熱管の配列ピッチが大きく設定されているのが、より好ましい。
【００１４】
この構成によると、各分配管での伝熱管のピッチをある程度広く確保する一方で、分配管の配列方向に伝熱管を密に配置することが可能となる。
【００１５】
なお、この構成においては、前記分配管と直交する方向に延び、複数の前記分配管に対して液化ガスを分配するヘッダが設けられ、各分配管が前記ヘッダに接続されているのが、より好ましい。
【００１６】
この構成によると、上記のように密に設けられた前記各伝熱管に多くの液化ガスを効率良く導入することが可能となり、液化ガスを効率良く気化させることが可能となるが、この場合には、該ヘッダとして互いに平行な複数のヘッダが並べて設けられ、各ヘッダにそれぞれ前記分配管が一定間隔で接続されるとともに、各ヘッダの分配管同士が互いにヘッダの軸方向にずれるようにヘッダ毎の分配管の位置が設定されているのが、より好ましい。
【００１７】
この構成によると、全体として分配管を狭ピッチで配列しながらも、各ヘッダについては、分配管のピッチをある程度広く設定することが可能となる。従って、全体として分配管のピッチを狭く設定して伝熱管を密に配設する一方で、同一ヘッダにおける隣接した分配管同士の熱膨張差に起因するヘッダの損傷等の発生を効果的に防止することが可能となる。
【００１８】
【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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
これらの伝熱管２０，２６は、図示を省略するが、ＬＮＧを流通させる管本体の周面に複数の放射状フィンを有した構成を有しており、例えば、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いる。
【００２２】
蒸発部１２Ａに属する各伝熱管２０は、入口側ヘッダ１６および分配管１８を介して前記供給用配管１４に接続されるとともに、集合管２２を介して加温部１２Ｂの伝熱管２６に接続されている。
【００２３】
図１に従ってより詳しく説明すると、蒸発部１２Ａの底部には、同図の紙面に直交する方向に延びる入口側ヘッダ１６が設けられ、前記供給用配管１４がこの入口側ヘッダ１６に接続されている。
【００２４】
入口側ヘッダ１６には、その軸方向に等ピッチで、左右方向に延びる複数の分配管１８が接続されており、各分配管１８に対して所定数（実施形態では６本）の伝熱管２０が接続されている。
【００２５】
ここで、伝熱管２０は、図２に示すように、分配管１８の軸方向に等ピッチで並び、かつ隣接する分配管１８の伝熱管２０同士が分配管１８の軸方向に交互に並んだ状態で分配管１８に接続されている。さらに、各分配管１８での伝熱管２０の配列ピッチｔ１が分配管１８の配列ピッチｔ２よりも大きく設定されている。なお、図２中、一点鎖円は各伝熱管２０に設けられる放射状フィンを模式的に示したものである。
【００２６】
各伝熱管２０の下流側（上端部）は、図１に示すように、蒸発部１２Ａの上方に設けられた左右方向に延びる高架の集合管２２に接続されている。集合管２２は、各分配管１８に対応して複数本設けられており、共通の分配管１８に接続されている伝熱管２０はそれぞれ共通の集合管２２に接続されている。そして、蒸発部１２Ａでガス状化したＬＮＧ（すなわちＮＧ）を加温部１２Ｂに案内するための渡り管２４が各集合管２２に対してそれぞれ接続されている。
【００２７】
一方、加温部１２Ｂに属する各伝熱管２６は、蒸発部１２Ａの各分配管１８に対応して複数本ずつ設けられている。各伝熱管２６は、連結管２８を介して互いに連結され、集合管２２を介して前記蒸発部１２Ａに接続されるとともに、出口側ヘッダ３０を介して前記排出用配管３２に接続されている。
【００２８】
図１に従って詳しく説明すると、加温部１２Ｂには、蒸発部１２Ａの各分配管１８に対応してそれぞれ７本の伝熱管２６が設けられ、これら伝熱管２６が左右方向に等ピッチで一列に設けられている。また、その並び方向における端部（同図では右端）には、加温部１２Ｂの底部に紙面に直交する方向に延びる出口側ヘッダ３０が設けられ、この出口側ヘッダ３０に排出用配管３２が接続されている。
【００２９】
そして、一の分配管１８に対応する各伝熱管２６（７本の伝熱管２６）のうち、受け入れ側の伝熱管２６、すなわち図１の最も左側の伝熱管２６が前記渡り管２４に接続される一方、これと反対側の伝熱管２６が前記出口側ヘッダ３０にそれぞれ接続され、さらにこれら両端の伝熱管２６に対してその他の伝熱管２６が連結管２８を介して蛇行形式で相互に直列に連結されている。
【００３０】
なお、同図において符号１３Ａ，１３Ｂは、蒸発部１２Ａ、加温部１２Ｂの上部にそれぞれ設けられる吸引ファンであって、当該ファンの作動により伝熱管２０，２６の下方側から上方側に向って空気を流動させながら排気するようになっている。
【００３１】
この気化器１０において、ＬＮＧは、供給用配管１４を通じて蒸発部１２Ａに案内され、入口側ヘッダ１６を介して各分配管１８に分配され、さらに各分配管１８を通じて各伝熱管２０に導入される。ここで各伝熱管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、渡り管２４を通じて加温部１２Ｂに案内され、前記各分配管１８に対応する７本の伝熱管２６を順次経由する間にさら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。
【００３２】
以上のような気化器１０の構成によると、蒸発部１２Ａが上述したように構成されているため次のような効果がある。
【００３３】
すなわち、蒸発部１２Ａの伝熱管２０は、上述のように隣接する分配管１８の伝熱管２０同士が分配管１８の軸方向に交互に配列されるので、各分配管１８での伝熱管２０のピッチをある程度広く設定する一方で、気化器全体として伝熱管２０を分配管１８の軸方向に密に配列することが可能となる。そのため、伝熱管２０同士の隙間を狭めてそこを流れる空気の流速を高め、これにより熱伝達効率を高めて各伝熱管２０への着霜を防止しながらも、各分配管１８については、伝熱管２０のピッチをある程度広く保って、同一分配管１８における隣接した伝熱管２０同士の熱膨張差（軸方向の熱膨張差）に起因する分配管１８の損傷等の発生を効果的に防止することができる。詳しくは、同一分配管１８の隣接する伝熱管２０に熱膨張差が生じた場合に、それに因る分配管１８の歪みを充分に吸収し得るような伝熱管２０のピッチを確保することができ、これにより亀裂等の発生を効果的に防止することができる。
【００３４】
従って、この気化器１０によると、蒸発部１２Ａにおける着霜の発生を効果的に抑える一方で、安全性を確保することができるという効果を得ることができる。
【００３５】
また、この気化器１０では、上記のように分配管１８に対する伝熱管２０の配列ピッチｔ１を分配管１８の配列ピッチｔ２よりも大きく設定しているので、各分配管１８での伝熱管２０の配列ピッチをある程度広く確保しながら、伝熱管２０を分配管１８の配列方向に密に配置することができる。従って、この点でも上記の効果を得ることができる。
【００３６】
また、この気化器１０では、入口側ヘッダ１６を介して各分配管１８に液化ガスを分配しながら伝熱管２０にＬＮＧを導入するように構成しているので、上記のように密に配列された各伝熱管２０に対して多くのＬＮＧを効率良く導入することができる。従って、上記の着霜防止効果と相俟って液化ガスを効率良く気化させることができるという効果もある。
【００３７】
なお、上記の気化器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。
【００３８】
例えば、蒸発部１２Ａの入口側ヘッダ１６として図３に示すように互いに平行な一対の入口側ヘッダ１６ａ，１６ｂを重ねて設け、各ヘッダ１６ａ，１６ｂにそれぞれ分配管１８を一定間隔で接続するとともに、各ヘッダ１６ａ，１６ｂの分配管１８同士が互いにヘッダの軸方向にずれるようにヘッダ毎の分配管１８の位置を設定し、これによって気化器全体として分配管１８が等ピッチで配列されるように構成してもよい。
【００３９】
この構成によると、各入口側ヘッダ１６ａ，１６ｂについては分配管１８をある程度広いピッチで接続しながら、気化器全体としての分配管１８のピッチを狭めることが可能となる。従って、分配管１８のピッチをより狭く設定することによって伝熱管２０を分配管１８の配列方向により密に配設することができるようになる一方で、分配管１８の熱膨張差に起因する入口側ヘッダ１６ａ，１６ｂの損傷等の発生を効果的に防止することが可能になるという利点がある。なお、この場合のヘッダの数は２本に限らず、３本以上であっても構わない。
【００４０】
また、実施形態では、蒸発部１２Ａ、加温部１２Ｂにファン１３Ａ，１３Ｂを設けて伝熱管周囲の空気を強制的に流動させるようにしているが、本発明は、ファンを備えていない気化器についても同様に有効である。
【００４１】
また、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。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、互いに平行な複数の分配管に複数の伝熱管がそれぞれ並べて接続され、各分配管を通じて各伝熱管に液化ガスを導入することにより各伝熱管において液化ガスを気化させる液化ガス用空温式気化器において、伝熱管が、各分配管の軸方向に一定間隔で並び、かつ隣接する分配管の伝熱管同士が分配管の軸方向に交互に並んだ状態で分配管に接続されている構成としたので、伝熱管の周囲を流れる空気の流速を高めて着霜の発生を効果的に抑える一方で、同一分配管での伝熱管の熱膨張差に起因する分配管の損傷等の発生を効果的に防止して安全性を確保す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】蒸発部における入口側ヘッダ、分配管および伝熱管の関係を説明する液化ガス用空温式気化器の模式図（平面図）である。
【図３】２つの入口側ヘッダを設けた場合の構成を示す斜視概略図である。
【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  入口側ヘッダ
１８  分配管
２０，２６  伝熱管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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