(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発部および加温部を備えており、蒸発部が、上下方向に間隔をおいて互いに平行に配置された上下１対の水平状マニホルド管と、両マニホルド管の間にマニホルド管の長さ方向に間隔をおいて配されかつ上下両端部がそれぞれ両マニホルド管に接続された複数の垂直状フィン付き管とよりなる蒸発ユニットを、マニホルド管およびフィン付き管と直交する方向に並列状に複数配置することにより構成されている空温式液化ガス気化器において、
蒸発ユニットの下マニホルド管の長さ方向の中間部における周壁下部に液化ガス入口が形成され、下マニホルド管の周壁上部に、液化ガス出口が、液化ガス入口を中心として下マニホルド管の長さ方向に関して対称の位置に来るように、液化ガス入口の両側に同数ずつ形成され、フィン付き管の下端部が液化ガス出口に通じるように下マニホルド管に接続され、下マニホルド管内に、下マニホルド管内を上下に仕切る仕切壁が全長にわたって設けられ、仕切壁に、全てのフィン付き管への液化ガスの分流を均一化する分流均一化用貫通孔が、各液化ガス出口の真下の位置に来るように複数形成されている空温式液化ガス気化器。
【請求項２】
分流均一化用貫通孔の孔断面積が、液化ガス入口に近いものほど小さく、液化ガス入口から遠ざかるにつれて大きくなされている請求項１記載の空温式液化ガス気化器。
【請求項３】
液化ガス入口から等距離にある１対の液化ガス出口の下方に形成された分流均一化用貫通孔の大きさが等しくなっている請求項１または２記載の空温式液化ガス気化器。
【請求項４】
仕切壁が、下マニホルド管とは別個に形成され、かつ下マニホルド管内に挿入されて下マニホルド管の周壁に固定された板状体よりなる請求項１〜３のうちのいずれかに記載の空温式液化ガス気化器。
【請求項５】
仕切壁が下マニホルド管と一体に形成されている請求項１〜３のうちのいずれかに記載の空温式液化ガス気化器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空温式液化ガス気化器に関する。
【０００２】
この明細書において、図１の上下を上下というものとする。
【０００３】
【従来の技術】
たとえば天然ガス、酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、炭酸ガス、メタン、プロパン、エチレンなどのガスは、輸送時や貯蔵時には、タンクの容量を小さくするために液化した状態で蓄えられている。そして、需要に応じて空温式液化ガス気化器により再ガス化されて使用されるようになっている。
【０００４】
従来、このような空温式液化ガス気化器としては、蒸発部および加温部を備えており、蒸発部が、上下方向に間隔をおいて互いに平行に配された１対のマニホルド管と、両マニホルド管間に配されかつ上下両端部がそれぞれ両マニホルド管に接続されたフィン付き管とよりなる蒸発ユニットを、マニホルド管およびフィン付き管と直交する方向に並列状に複数配置することにより構成されており、各蒸発ユニットの下マニホルド管の一端に液化ガス入口が形成され、液化ガス入口から下マニホルド管内に流入した液化ガスが、全てのフィン付き管に分流した後フィン付き管を通って上マニホルド管内に流入し、上マニホルド管における下マニホルド管への流入側端部とは反対側の端部から加温部に流出するようになされたものが知られている（たとえば特開２０００−３９０９９号公報参照）。
【０００５】
また、これとは一部異なった形態の空温式液化ガス気化器として、下マニホルド管の長さの方向の中程における周壁下部に液化ガス入口が形成され、液化ガス入口から下マニホルド管内に流入した液化ガスが、全てのフィン付き管に分流するとともにフィン付き管内を通って上マニホルド管内に流入するようになされたものが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の空温式液化ガス気化器のうち一部が異なった形態のものでは、各蒸発ユニットにおいて、下マニホルド管から全てのフィン付き管への分流が均一に行われず、次のような問題が生じることが判明した。
【０００７】
すなわち、下マニホルド管から全てのフィン付き管への分流が不均一な場合、各フィン付き管への着霜量が不均一になって蒸発性能の差が生じ、気化器全体の性能が低下する。また、各フィン付き管内の液面の高さが異なったものとなり、液面が高くなったフィン付き管の温度が他のフィン付き管に比べて低くなって熱収縮量が大きくなり、上下のマニホルド管における熱収縮量の大きなフィン付き管との溶接部において比較的大きな歪みが発生するという問題がある。
【０００８】
この発明の目的は、上記問題を解決し、下マニホルド管からフィン付き管への液化ガスの分流を均一化しうる空温式液化ガス気化器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく、従来の空温式液化ガス気化器において下マニホルド管から全てのフィン付き管への液化ガスの分流が均一に行われない原因について種々検討を重ねた結果、液化ガス入口から下マニホルド管内に流入した液化ガスが、液化ガス入口に近いフィン付き管内に多く流入し、液化ガス入口から遠ざかるにつれてフィン付き管に流入する液化ガスの量が減少するからであることを見出した。
【００１０】
この発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。
【００１１】
請求項１の発明による空温式液化ガス気化器は、蒸発部および加温部を備えており、蒸発部が、上下方向に間隔をおいて互いに平行に配置された上下１対の水平状マニホルド管と、両マニホルド管の間にマニホルド管の長さ方向に間隔をおいて配されかつ上下両端部がそれぞれ両マニホルド管に接続された複数の垂直状フィン付き管とよりなる蒸発ユニットを、マニホルド管およびフィン付き管と直交する方向に並列状に複数配置することにより構成されている空温式液化ガス気化器において、
蒸発ユニットの下マニホルド管の長さ方向の中間部における周壁下部に液化ガス入口が形成され、下マニホルド管の周壁上部に、液化ガス出口が、液化ガス入口を中心として下マニホルド管の長さ方向に関して対称の位置に来るように、液化ガス入口の両側に同数ずつ形成され、フィン付き管の下端部が液化ガス出口に通じるように下マニホルド管に接続され、下マニホルド管内に、下マニホルド管内を上下に仕切る仕切壁が全長にわたって設けられ、仕切壁に、全てのフィン付き管への液化ガスの分流を均一化する分流均一化用貫通孔が、各液化ガス出口の真下の位置に来るように複数形成されているものである。
【００１２】
請求項１の発明において、下マニホルド管の両端は閉鎖されている。また、上マニホルド管は、一端が閉鎖されるとともに他端が開口されて液化ガス出口となされる場合と、両端が閉鎖されるとともに周壁に液化ガス出口が形成される場合とがある。
【００１３】
請求項１の発明の空温式液化ガス気化器によれば、液化ガスは液化ガス入口から下マニホルド管内の仕切壁よりも下方の部分に流入した後、分流均一化用貫通孔を通って仕切壁よりも上方の部分に流入し、ついで全てのフィン付き管に流入するので、全てのフィン付き管への分流が均一化される。
【００１４】
請求項２の発明による空温式液化ガス気化器は、請求項１の発明において、分流均一化用貫通孔の孔断面積が、液化ガス入口に近いものほど小さく、液化ガス入口から遠ざかるにつれて大きくなされているものである。この場合、液化ガス入口から下マニホルド管内の仕切壁よりも下方の部分に流入した液化ガスが分流均一化用貫通孔を通るさいに、本来は液化ガスが流入しやすくなっている液化ガス入口に近い分流均一化用貫通孔の通過量が減少するとともに、本来は液化ガスが流入しにくくなっている液化ガス入口から遠い分流均一化用貫通孔の通過量が増大させられる。その結果、液化ガス入口に近い分流均一化用貫通孔を通過する液化ガス量と、液化ガス入口から遠い分流均一化用貫通孔を通過する液化ガス量とが均一化され、全てのフィン付き管への分流の均一化が効果的に行われる。
【００１５】
請求項３の発明による空温式液化ガス気化器は、請求項１または２の発明において、液化ガス入口から等距離にある１対の液化ガス出口の下方に形成された分流均一化用貫通孔の大きさが等しくなっているものである。この場合、全てのフィン付き管への分流の均一化が一層効果的に行われる。
【００１６】
請求項４の発明による空温式液化ガス気化器は、請求項１〜３のうちのいずれかの発明において、仕切壁が、下マニホルド管とは別個に形成され、かつ下マニホルド管内に挿入されて下マニホルド管の周壁に固定された板状体よりなるものである。
【００１７】
請求項５の発明による空温式液化ガス気化器は、請求項１〜３のうちのいずれかの発明において、仕切壁が下マニホルド管と一体に形成されているものである。
【００１８】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１および図２は空温式液化ガス気化器の全体構成を示し、図３および図４はその要部の構成を示す。また、図５および図６はこの実施形態の空温式液化ガス気化器の下マニホルド管の製造方法を示す。なお、以下の説明において、図１の左右を左右といい、図２の下側を前、上側を後というものとする。また、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【００２０】
図１および図２において、空温式液化ガス気化器(1)は、複数の蒸発ユニット(2)を前後方向に間隔をおいて並列状に配置してなる蒸発部(3)と、複数のフィン付き蛇行管(4)を前後方向に間隔をおいて並列状に配置してなる加温部(5)とを備えている。
【００２１】
各蒸発ユニット(2)は、上下方向に間隔をおいて互いに平行に配されかつ左右方向に伸びる上下１対の水平状アルミニウム製マニホルド管(6)(7)と、両マニホルド管(6)(7)の間にマニホルド管(6)(7)の長さ方向（左右方向）に間隔をおいて配されかつ上下両端部がそれぞれ両マニホルド管(6)(7)の周壁に溶接により連通状に接続された複数の垂直状アルミニウム製フィン付き管(8)とよりなる。したがって、蒸発部(3)は、複数の蒸発ユニット(2)を、両マニホルド管(6)(7)およびフィン付き管(8)と直交する方向に並列状に配置することにより構成されている。なお、各蒸発ユニット(2)において、全てのフィン付き管(8)の内径は等しくなっている。
【００２２】
図３および図４に示すように、各蒸発ユニット(2)の下マニホルド管(7)は両端が閉鎖されており、その長さ方向の中央部における周壁(7a)の下部に液化ガス入口(9)が形成されている。各下マニホルド管(7)の液化ガス入口(9)は、蒸発部(3)の下方に配された前後方向に伸びるアルミニウム製入口ヘッダ(10)の液化ガス出口(11)に、下マニホルド管(7)および入口ヘッダ(10)に溶接されたアルミニウム製連通管(12)を介して通じさせられている。入口ヘッダ(10)の長さ方向の中央部にはアルミニウム製入口管(13)が溶接により連通状に接続されている。また、下マニホルド管(7)の周壁(7a)の上部には、複数の液化ガス出口(14)が、液化ガス入口(9)を中心として左右対称の位置に来るように、液化ガス入口(9)の両側に同数ずつ形成されている。液化ガス出口(14)の周囲にフィン付き管(8)の下端が溶接されている。なお、全ての液化ガス出口(14)の大きさは等しくなっている。
【００２３】
蒸発ユニット(2)の下マニホルド管(7)内に、下マニホルド管(7)内を上下に仕切る仕切壁(15)が設けられている。仕切壁(15)における液化ガス出口(14)の真下の位置にはそれぞれ分流均一化用貫通孔(16A)(16B)が形成されている。分流均一化用貫通孔(16A)(16B)の大きさは、液化ガス入口(9)に近いものほど小さく、液化ガス入口(9)から遠ざかるにつれて大きくなっている。また、液化ガス入口(9)から等距離にある２つの液化ガス出口(14)の真下に形成された分流均一化用貫通孔(16A)(16B)の大きさは互いに等しくなっている。図示の例では、フィン付き管(8)は４本で液化ガス出口(14)および分流均一化用貫通孔(16A)(16B)の数も４つであるから、液化ガス入口(9)に近い２つの分流均一化用貫通孔(16A)の大きさ、および他の２つの分流均一化用貫通孔(16B)の大きさはそれぞれ互いに等しくなっている。
【００２４】
下マニホルド管(7)は次に述べる２つの方法で製造される。
【００２５】
下マニホルド管(7)を製造する第１の方法は図５に示すものであり、アルミニウム製管状体(30)とアルミニウム製板状体(31)とを用意し、まず管状体(30)の周壁(30a)の上部にフィン付き管(8)に通じる液化ガス出口(14)を形成するとともに、周壁(30a)の下部に液化ガス入口(9)を形成する。また、板状体(31)に分流均一化用貫通孔(16A)(16B)を形成する。ついで、板状体(31)を管状体(30)内に、管状体(30)内を上下に仕切るように挿入して管状体(30)に溶接する。最後に、管状体(30)の両端に蓋(32)を溶接する。こうして、板状体(31)が仕切壁(15)となって下マニホルド管(7)が製造される。
【００２６】
下マニホルド管(7)を製造する第２の方法は図６に示すものであり、まず管状体(36)と、管状体(36)に一体に形成されかつ管状体(36)内を上下に仕切る仕切壁(37)とよりなるアルミニウム押出形材(35)をつくる（図６(a)参照）。ついで、図６(b)に示すように、第１ドリル部(38A)(38B)、および第１ドリル部(38A)(38B)の先端に連なって設けられかつ第１ドリル部(38A)(38B)よりも小径の第２ドリル部(39A)(39B)が同軸上に形成されている複数種類、ここでは２種類の段付きドリル(40A)(40B)を用意する。両段付きドリル(40A)(40B)の第１ドリル部(38A)(38B)の直径は互いに等しく、一方の段付きドリル(40A)の第２ドリル部(39A)の直径は、他方の段付きドリル(40B)の第２ドリル部(39B)の直径よりも小さくなっている。そして、これらの段付きドリル(40A)(40B)を使用し、管状体(36)の周壁(36a)の上部に第２ドリル部(39A)(39B)で孔を貫通状に形成した後第１ドリル部(38A)(38B)によりこの孔を広げて液化ガス出口(14)を形成し、さらに第２ドリル部(39A)(39B)により仕切壁(37)に分流均一化用貫通孔(16A)(16B)を形成する。第２ドリル部(39A)の直径が小さい段付きドリル(40A)によれば、液化ガス入口(9)に近い液化ガス出口(14)および分流均一化用貫通孔(16A)が同時に形成され、第２ドリル部(39B)の直径が大きい段付きドリル(40B)によれば、液化ガス入口(9)から遠い液化ガス出口(14)および分流均一化用貫通孔(16B)が同時に形成される。ついで、管状体(36)の周壁(36a)の下部に液化ガス入口(9)を形成する。最後に、管状体(36)の両端に蓋(41)を溶接する。こうして、仕切壁(37)が仕切壁(15)となって下マニホルド管(7)が製造される。
【００２７】
蒸発ユニット(2)の上マニホルド管(6)は右端が開口して図示しない液化ガス出口（液化ガス出口）となされるとともに左端が閉鎖されている。
【００２８】
蒸発ユニット(2)のフィン付き管(8)は、たとえばアルミニウム押出形材からなるものであり、外周面に上下方向に伸びる複数のフィン(8a)が放射状に一体に形成され、内周面に上下方向に伸びる複数の凸条からなるインナーフィン(8b)が周方向に間隔をおいて一体に形成されたものである（図４参照）。なお、インナーフィン(8b)は必ずしも必要としない。各蒸発ユニット(2)において、左右方向に隣接するフィン付き管(8)のフィン(8a)どうしは、上下両端部においてアルミニウム製連結部材(17)により連結されている。また、前後に隣接する蒸発ユニット(2)のフィン付き管(8)のフィン(8a)どうしも、上下両端部において連結部材(17)により連結されている。連結部材(17)は、熱の影響により上下マニホルド管(6)(7)が長さ方向に伸縮した場合にこれを吸収しうるように、たとえば横断面Ｓ字状となされている。
【００２９】
加温部(5)は、各フィン付き蛇行管(4)を、前後方向に関して蒸発ユニット(2)と対応する位置に来るように、蒸発部(3)の右側において前後方向に並列状に配置することにより構成されている。各フィン付き蛇行管(4)は、たとえば複数の直管状フィン付き管(18)をＵベンド(19)を介して連通状に接続することにより形成されている。直管状フィン付き管(18)は、蒸発ユニット(2)のフィン付き管(8)と同様な構成であり、左右方向に隣接する直管状フィン付き管(18)におけるフィン(18a)の上下両端部どうしは連結部材(17)により連結されている。また、前後に隣接するフィン付き蛇行管(4)の直管状フィン付き管(18)におけるフィン(18a)の上下両端部どうしも連結部材(17)により連結されている。各フィン付き蛇行管(4)の一端は、各蒸発ユニット(2)における上マニホルド管(6)の右端にエルボ(20)を介して連通状に接続され、同じく他端は、加温部(5)の下方に配された前後方向に伸びるアルミニウム製出口ヘッダ(21)の周壁に溶接により連通状に接続されている。出口ヘッダ(21)の長さの中央部にはアルミニウム製出口管(22)が溶接により連通状に接続されている。
【００３０】
上記構成の空温式液化ガス気化器(1)は次のようにして運転される。すなわち、貯蔵タンクに貯蔵されていた液化ガスは、入口管(13)から入口ヘッダ(10)内に送り込まれ、液化ガス出口(11)および連通管(12)を経て液化ガス入口(9)から各蒸発ユニット(2)の下マニホルド管(7)内における仕切壁(15)よりも下方の部分に送り込まれる。ついで、液化ガスは分流均一化用貫通孔(16A)(16B)を通って仕切壁(15)よりも上方の部分に流入した後、全てのフィン付き管(8)に分流し、フィン付き管(8)内を上方に流れる間に、大気と熱交換して再ガス化する。ガスは、上マニホルド管(6)を経て加温部(5)のフィン付き蛇行管(4)内に流入し、フィン付き蛇行管(4)内を流れる間に大気と熱交換して所定温度、たとえば０℃以上に加温される。加温されたガスは出口ヘッダ(21)内に流入し、出口管(22)から送り出される。
【００３１】
空温式液化ガス気化器(1)の運転時において、仕切壁(15)に形成された分流均一化用貫通孔(16A)(16B)は、液化ガス入口(9)に近いものほど小さく、液化ガス入口(9)から遠ざかるにつれて大きくなっているので、液化ガス入口(9)から下マニホルド管(7)内の仕切壁(15)よりも下方の部分に流入した液化ガスが分流均一化用貫通孔(16A)(16B)を通るさいに、本来は液化ガスが流入しやすくなっている液化ガス入口(9)に近い分流均一化用貫通孔(16A)の通過量が減少するとともに、本来は液化ガスが流入しにくくなっている液化ガス入口(9)から遠い分流均一化用貫通孔(16B)の通過量が増大させられる。その結果、液化ガス入口(9)に近い分流均一化用貫通孔(16A)を通過する液化ガス量と、液化ガス入口(9)から遠い分流均一化用貫通孔(16B)を通過する液化ガス量とが均一化され、各蒸発ユニット(2)において液化ガスの全てのフィン付き管(8)への流入量が均一化される。したがって、全てのフィン付き管(8)への着霜量が均一化されて空温式液化ガス気化器(1)全体の性能が向上する。また、各蒸発ユニット(2)において下マニホルド管(7)から全てのフィン付き管(8)への液化ガスの流入量が均一化されるので、全てのフィン付き管(8)の液面の高さが均一化されて全てのフィン付き管(8)の温度差が小さくなり、その結果全てのフィン付き管(8)の熱収縮量が均一化され、上下マニホルド管(6)(7)におけるフィン付き管(8)との溶接部において大きな歪みが発生することが防止される。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１〜３の発明によれば、液化ガス入口から下マニホルド管内に流入した液化ガスの全てのフィン付き管への分流が均一化される。しかも、各蒸発ユニットにおいて下マニホルド管から全てのフィン付き管への液化ガスの分流が均一化されるので、全ての各フィン付き管への着霜量が均一になって蒸発性能が均一化され、空温式液化ガス気化器全体の性能が向上する。また、各蒸発ユニットにおいて下マニホルド管から全てのフィン付き管への液化ガスの分流が均一化されるので、全てのフィン付き管内の液面の高さも均一化されて全てのフィン付き管の温度差が小さくなる。その結果、全てのフィン付き管の熱収縮量が均一化されて、上下マニホルド管におけるフィン付き管との溶接部において大きな歪みが発生することが防止される。
【００３３】
請求項４の発明によれば、分流均一化用貫通孔の大きさを、フィン付き管に通じる液化ガス出口の大きさとは関係なく、分流均一化に最適なものとすることができる。
【００３４】
請求項５の発明によれば、下マニホルド管を比較的容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による空温式液化ガス気化器の実施形態を示す正面図である。
【図２】  図１のII−II線断面図である。
【図３】  入口ヘッダ、下マニホルド管およびフィン付き管を拡大して示す部分垂直断面図である。
【図４】  入口ヘッダ、下マニホルド管およびフィン付き管を拡大して示す部分斜視図である。
【図５】  下マニホルド管を製造する第１の方法示す斜視図である。
【図６】  下マニホルド管を製造する第２の方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
(1)：空温式液化ガス気化器
(2)：蒸発ユニット
(3)：蒸発部
(5)：加温部
(6)：上マニホルド管
(7)：下マニホルド管
(8)：フィン付き管
(8a)：フィン
(9)：液化ガス入口
(14)：液化ガス出口
(15)：仕切壁
(16A)(16B)：分流均一化用貫通孔
(30)：管状体
(30a)：周壁
(31)：板状体
(35)：アルミニウム押出形材
(36)：管状体
(36a)：周壁
(37)：仕切壁
【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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