JP2002340484A

JP2002340484A - 蒸発器

Info

Publication number: JP2002340484A
Application number: JP2001144729A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Sato; 忠史佐藤; Atsushi Kobayashi; 篤小林; Nobuyuki Takahashi; 伸之高橋; Naoyoshi Ishikawa; 直良石川; Toshiyuki Takahashi; 利行高橋
Original assignee: Nissin Kogyo Co Ltd; Japan Oxygen Co Ltd; Nippon Sanso Corp
Current assignee: Nissin Kogyo Co Ltd; Japan Oxygen Co Ltd; Nippon Sanso Corp
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2002-11-27
Anticipated expiration: 2021-05-15
Also published as: JP4621379B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スチームを利用した熱交換器の熱交換効率の
高さを利用しながら、安定した温度でガスを供給するこ
とができ、さらに、温水を利用した熱交換器における気
化ガスの温度安定性を組合わせることにより、小型高性
能で、より温度安定性に優れた蒸発器を提供する。【解決手段】第１の構成は、気化ガス温度の異なる主
熱交換槽と温調用熱交換槽とを設置し、両熱交換槽で気
化したガスを合流混合させることによって温度調整を行
うようにしている。第２の構成は、温水層内の第一熱交
換器と、スチーム層内の第二熱交換器と、温水層内の第
三熱交換器とを設置し、この順番にガスを流すように形
成し、スチームによる熱交換効率の高さと、温水による
温度安定性の良さとを利用した蒸発器とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低温液化ガスを気
化させる蒸発器に関し、詳しくは、気化ガスの温度を安
定した状態にすることができる蒸発器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、比較的大量のガス、例えば窒
素、酸素、アルゴン等のガスを使用する設備では、低温
液化ガス貯槽内に充填した液体窒素、液体酸素、液体ア
ルゴン等の低温液化ガスを蒸発器で気化させて使用する
ようにしている。低温液化ガスを気化させる蒸発器とし
ては、大気を熱媒体とした空温式蒸発器や、温水を熱媒
体とした温水式蒸発器、高温・高圧のスチームを熱媒体
としたスチーム式蒸発器が用いられている。

【０００３】汎用的な蒸発器である空温式蒸発器は、熱
交換器の材質として熱伝導率が高いアルミニウムを用い
ており、周囲にフィンを有するアルミニウム製配管を、
必要な熱交換能力に応じて複数本組合わせた構造となっ
ている。配管内を流れる低温液化ガスは、フィンを介し
て大気と熱交換を行うことにより気化するので、空温式
蒸発器の熱交換能力は、熱交換するフィンの面積、すな
わち、配管のトータル的な長さにより調節される。

【０００４】この空温式蒸発器は、低温液化ガスを大気
との熱交換によって気化させるため、熱源が不要であ
り、汎用的に使用されている。しかし、設置場所の大気
温度が低い場合には熱交換能力が小さくなり、大気温度
によって能力が左右されるという問題があった。また、
熱交換能力を大きくするために配管数を増やしたり、長
くしたりすることは、蒸発器自体の大型化を招くため、
他の形式の蒸発器に比べて設置スペースを要するという
問題がある。

【０００５】スチーム式蒸発器は、スチームが導入され
る密閉容器内に熱交換用の配管を気密に配置し、この配
管内に低温液化ガスを流すとともに容器内にスチームを
導入し、スチームとの熱交換によって低温液化ガスを気
化させるようにしている。スチームとしては、一般に、
０．３ＭＰａ、１２０℃のスチームが用いられている。
このスチーム式蒸発器は、熱交換効率が高く、スチーム
が供給できれば、設置場所は環境に限定されることがな
く、しかも、装置はコンパクトになるという特徴を有し
ている。しかし、熱交換前後のスチームの温度差が大き
く、気化したガスの温度制御幅が広くなるという問題が
ある。

【０００６】また、温水式蒸発器は、所定温度の温水を
入れた容器内に熱交換用の配管を気密に配置し、この配
管内に低温液化ガスを流して熱交換させるものであっ
て、熱交換によって温水から奪われる熱の補充は、一般
にヒーターによって行うようにしている。この温水式蒸
発器は、気化したガスの温度制御幅を狭くでき、しかも
安定するという特徴を有している。しかし、スチーム式
蒸発器に比べて容器自体が大きくなり、運転重量が嵩む
ために設置場所に注意を要するという問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
蒸発器では、安定した温度でガスを供給できる小型の蒸
発器で適当なものがなく、略一定温度のガスを大量に供
給する場合は、大型の温水式蒸発器を使用せざるを得な
かった。このため、例えば、供給するガスの用途がガス
タンク等の気密テストのように、スポット的なガス使用
で、しかも大量のガスを必要とし、さらに、大気温度に
近いガスの供給が望まれる場合は、供給ガス温度が比較
的高く、ガス温度の制御も困難なスチーム式蒸発器を使
用することはほとんどなく、大型の空温式蒸発器や温水
式蒸発器を現地に搬送し、蒸発器の組立てや配管の接続
を現地で行ってからガスの供給を開始するようにしてい
る。

【０００８】したがって、現地において蒸発器を設置す
るためのスペースを必要とするだけでなく、機器の搬入
からガス供給の開始までに相当の時間を必要とし、機器
の運搬や組立て等に要するコストも多大なものとなって
いた。

【０００９】そこで本発明は、スチームを利用した熱交
換器の熱交換効率の高さを利用しながら、安定した温度
でガスを供給することができ、さらに、温水を利用した
熱交換器における気化ガスの温度安定性を組合わせるこ
とにより、小型高性能で、より温度安定性に優れた蒸発
器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】上記目的を達成するた
め、本発明の蒸発器は、第１の構成として、低温液化ガ
スを熱媒体と熱交換させることにより加温して気化させ
る蒸発器において、熱媒体が導入される容器内に前記低
温液化ガスが導入される熱交換器を収納した主熱交換槽
と、熱媒体が導入される容器内に低温液化ガスの一部が
導入される熱交換器を収納した温調用熱交換槽と、前記
主熱交換槽の熱交換器に低温液化ガスを導入する低温液
化ガス導入経路と、該低温液化ガス導入経路から分岐
し、流量調節弁を介して前記温調用熱交換槽の熱交換器
に低温液化ガスを導入する温調用低温液化ガス導入経路
と、前記主熱交換槽の熱交換器で気化したガスを導出す
る気化ガス導出経路と、前記温調用熱交換槽の熱交換器
で気化したガスを導出する温調用気化ガス導出経路と、
前記気化ガス導出経路のガスと前記温調用気化ガス導出
経路のガスとを合流混合させてガス使用先に供給するガ
ス供給経路と、該ガス供給経路を流れる供給ガスの温度
を測定する温度測定手段と、該温度測定手段の測定温度
に基づいて前記温調用低温液化ガス導入経路の流量調節
弁を開閉制御する制御手段とを備えていることを特徴と
し、さらに、前記温調用熱交換槽の熱交換能力を、前記
主熱交換槽の熱交換能力と異なった能力に設定したこと
を特徴としている。

【００１１】また、本発明の蒸発器における第２の構成
は、低温液化ガスを熱媒体と熱交換させることにより加
温して気化させる蒸発器において、前記蒸発器は、熱媒
体としてスチーム層及び温水層を有する少なくとも一つ
の熱交換槽内に、前記温水層内に配置されて前記低温液
化ガスが導入される第一熱交換器と、前記スチーム層内
に配置されて該第一熱交換器で熱交換後のガスが導入さ
れる第二熱交換器と、前記温水層内に配置されて前記第
二熱交換器で熱交換後のガスが導入される第三熱交換器
とを収納したことを特徴としている。

【００１２】さらに、上記構成において、前記第二熱交
換器で熱交換後のガスの温度が、該蒸発器から導出され
るガスの設定温度よりも高く設定され、前記第三熱交換
器で熱交換後のガスの温度が、第二熱交換器で熱交換後
のガスの温度より低く設定されていることを特徴として
いる。また、前記蒸発器から導出したガスの温度を測定
する温度測定手段と、前記熱交換槽内にスチームを供給
するボイラーと、前記温度測定手段で測定したガスの温
度に基づいて前記熱交換槽内に供給するスチーム量を調
節するスチーム供給量調節手段とを備えていることを特
徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の蒸発器の第１形
態例を示す系統図である。この蒸発器は、主熱交換槽１
０と温調用熱交換槽２０とを並列に設置したものであっ
て、主熱交換槽１０で気化したガスと温調用熱交換槽２
０で気化したガスとを適当に混合することによって所定
温度のガスを供給するように形成されている。

【００１４】両熱交換槽１０，２０は、断熱構造を有す
る金属製密閉容器１１，２１内に、低温液化ガスが導入
される熱交換器１２，２２をそれぞれ収納したものであ
って、各容器１１，２１には、ボイラーＢで発生させた
スチームを熱媒体として容器内に導入するスチーム導入
管１３，２３と、熱交換によりスチームが凝縮して生じ
た水を容器内から抜取り、ボイラーに戻すドレン１４，
２４とがそれぞれ設けられている。

【００１５】また、前記主熱交換槽１０に設けられた熱
交換器１２の下部入口部には、低温液化ガス貯槽Ｃ等か
ら供給される低温液化ガスを導入する低温液化ガス導入
経路１５が接続され、上部出口部には、熱交換器１２内
で気化したガスを導出する気化ガス導出経路１６が接続
されている。一方、温調用熱交換槽２０に設けられた熱
交換器２２の下部入口部には、前記低温液化ガス導入経
路１５から分岐した温調用低温液化ガス導入経路２５が
流量調節弁２７を介して接続され、上部出口部には、熱
交換器２２内で気化したガスを導出する温調用気化ガス
導出経路２６が接続されている。

【００１６】前記気化ガス導出経路１６と温調用気化ガ
ス導出経路２６とは合流してガス供給経路１７となり、
このガス供給経路１７を通してユーザーのガス使用設備
にガスが供給される。また、ガス供給経路１７には、供
給するガスの温度を測定する手段である温度指示調節計
（ＴＩＣ）３１が設けられている。この温度指示調節計
３１は、その指示値、測定値に基づいて前記流量調節弁
２７の開閉を制御し、温調用低温液化ガス導入経路２５
を流れて温調用熱交換槽２０の熱交換器２２に導入する
低温液化ガス量を調節するように形成されている。

【００１７】なお、前記各熱交換槽１０，２０における
容器１１，２１の容積や熱交換器１２，２２の形状、ス
チーム導入量等の各種条件は、蒸発器に求められる供給
ガス量（蒸発量）や供給ガスの温度範囲等に応じて設計
されるが、主熱交換槽１０の熱交換能力と温調用熱交換
槽２０の熱交換能力とが異なるようにしておくことによ
り、供給ガスの温度調整をより容易に行うことができ
る。各熱交換槽における熱交換能力は、例えば、熱交換
器の熱交換面積を大きくしたり、熱交換器内を流れるガ
スの流速を遅くしたり、スチームの導入量を多くしたり
することにより、熱交換能力を高めることができる。

【００１８】また、前記スチーム導入管１３，２３に
は、スチーム導入量を調節する調節弁１３Ｖ、２３Ｖが
それぞれ設けられているが、通常は所定の開度で常時開
となっており、所定量のスチームが各容器１１，２１内
に連続導入されている。

【００１９】このように形成した蒸発器を使用して所定
温度のガスを所定流量で供給するには、まず、各容器１
１，２１内に所定温度及び圧力のスチームをそれぞれ所
定量ずつ導入する。このときの各容器１１，２１へのス
チーム導入量は、低温液化ガスの蒸発量及び供給ガスの
温度に応じて設定すればよいが、通常は、主熱交換槽１
０から導出されるガスの温度が供給ガスの設定温度より
高くなるようにし、温調用熱交換槽２０から導出される
ガスの温度が供給ガスの設定温度より低くなるようにし
ておく。

【００２０】この状態で低温液化ガス貯槽Ｃ等からの低
温液化ガスの供給を開始する。主熱交換槽１０及び温調
用熱交換槽２０への各低温液化ガスの供給割合は、温度
指示調節計３１により制御される。すなわち、主熱交換
槽１０から導出した設定温度より高い温度のガス（高温
ガス）と、温調用熱交換槽２０から導出した設定温度よ
り低い温度のガスとの混合割合を調節することにより、
供給ガスの温度を所望の温度に調節することができる。

【００２１】例えば、温度指示調節計３１で測定した供
給ガスの温度が設定温度を超えたら流量調節弁２７を開
方向に作動させる。これにより、温調用熱交換槽２０へ
の低温液化ガス供給量が増加して主熱交換槽１０への低
温液化ガス供給量が減少し、結果的に、主熱交換槽１０
で気化した高温ガスの流量が減少するとともに温調用熱
交換槽２０で気化した低温ガスの流量が増加するので、
両者が混合した供給ガスの温度が下がることになる。同
様に、供給ガスの測定温度が設定温度以下になったら、
流量調節弁２７を閉方向に作動させることにより、供給
ガスの温度を上昇させることができる。

【００２２】なお、同一構成の蒸発器であっても、各容
器１１，２１内へのスチーム導入量を調節することによ
り、主熱交換槽１０から導出するガスの温度を供給ガス
の設定温度より低くし、温調用熱交換槽２０から導出す
るガスの温度を供給ガスの設定温度より高くしておくこ
とができる。この場合は、供給ガスの測定温度が設定温
度を超えたら流量調節弁２７を閉方向に作動させて温調
用熱交換槽２０からの高温ガスの混合割合を少なくす
る。また、上記説明では、各容器１１，２１内に所定量
のスチームを連続導入するようにしたが、各熱交換槽１
０，２０の適当な位置の温度や各導出ガスの温度を検出
し、これに基づいて調節弁１３Ｖ、２３Ｖを開閉し、ス
チームを間欠的に導入したり、スチームの導入量を調節
したりしてもよい。

【００２３】このように、熱媒体としてスチームを使用
する場合であっても、主熱交換槽１０から導出したガス
と温調用熱交換槽２０から導出したガスとの混合割合を
調節することにより、供給ガスの温度を設定温度範囲に
制御することが可能となる。そして、スチームを使用す
ることにより、その熱交換率の高さを活かして蒸発器の
小型化を図ることができ、ボイラーを含めた蒸発器ユニ
ットとして形成することができ、現地への運搬や設置も
容易に行うことができ、ガス使用設備へのガス供給も短
時間で開始することができる。

【００２４】また、本形態例では、低温液化ガスを気化
させて加温するための熱媒体としてスチームを使用した
が、各容器内でスチームと温水とが共存した状態になっ
ていてもよい。この場合、温水の加熱はスチームによっ
て行うことができるが、ヒーターによる加熱を併用して
もよい。さらに、蒸発器の大きさよりも供給ガス温度の
安定性が要求される場合は、熱媒体として温水を用いる
ことも可能である。

【００２５】図２は、本発明の蒸発器の第２形態例を示
す系統図である。この蒸発器は、温水式蒸発器及びスチ
ーム式蒸発器の双方の利点を活かして、小型でありなが
ら温度安定性に優れた蒸発器を形成したものである。

【００２６】本形態例に示す蒸発器は、スチーム及び温
水を熱媒体とする第一熱交換槽５１と、スチームを熱媒
体とする第二熱交換槽５２とを組合わせたものであっ
て、両熱交換槽５１，５２は、前記形態例と同様に、断
熱構造を有する金属製密閉容器５１ａ，５２ａ内に、低
温液化ガスが導入される第一乃至第三熱交換器５３，５
４，５５をそれぞれ収納するとともに、ボイラーＢで発
生させたスチームを容器内に導入するスチーム導入管５
６，５７と、熱交換によりスチームが凝縮して生じた水
を容器内から抜取り、ボイラーに戻すドレン５８，５９
とがそれぞれ設けられている。

【００２７】前記各熱交換器は、ガスの流れ方向に対し
て、第一熱交換器５３、第二熱交換器５４、第三熱交換
器５５の順で直列に設けられており、第一熱交換器５３
及び第三熱交換器５５は、下部が第一熱交換槽５１の温
水層Ｗ内に、上部がスチーム層Ｓ内に、それぞれ位置し
ており、第二熱交換器５４は、そのほとんどが第二熱交
換槽５２のスチーム層Ｓ内に位置している。

【００２８】低温液化ガス貯槽Ｃ等から供給される低温
液化ガスは、低温液化ガス導入経路６１を通って第一熱
交換器５３に下部から流入し、最初に温水、次いでスチ
ームと熱交換を行うことによって気化し、第一熱交換器
５３の上部から低温ガス経路６２に導出する。低温ガス
経路６２のガスは、第一熱交換槽５１を出て第二熱交換
槽５２に向かい、第二熱交換槽５２内の第二熱交換器５
４に下部から流入してスチームと熱交換を行い、所定温
度に加温されて高温ガス経路６３に導出する。高温ガス
経路６３のガスは、第二熱交換槽５２から再び第一熱交
換槽５１に入り、第一熱交換槽５１内の第三熱交換器５
５に上部から流入する。この第三熱交換器５５に流入し
たガスは、スチームと熱交換を行った後、温水と熱交換
を行うが、最後に熱容量の大きな温水と熱交換を行うこ
とにより温度調節され、安定した温度状態となって第三
熱交換器５５からガス供給経路６４に導出し、ユーザー
のガス使用設備に供給される。

【００２９】また、供給ガスの温度制御を行うための手
段として、前記ガス供給経路６４には、第一熱交換槽５
１にスチームを供給する第一スチーム導入管５６の第一
流量調節弁５６Ｖを制御する第一温度指示調節計（ＴＩ
Ｃ）６５が設けられ、前記高温ガス経路６３には、第二
熱交換槽５２にスチームを供給する第二スチーム導入管
５７の第二流量調節弁５７Ｖを制御する第二温度指示調
節計６６が設けられている。

【００３０】第一温度指示調節計６５は、供給ガスの温
度が設定温度より低下したら第一流量調節弁５６Ｖを開
方向に作動させ、スチーム供給量を増加させて第一熱交
換槽５１内のスチーム層Ｓ及び温水層Ｗの温度を上昇さ
せる。同様に、第二温度指示調節計６６は、高温ガス経
路６３を流れるガスの温度が設定温度より低下したら第
二流量調節弁５７Ｖを開方向に作動させ、スチーム供給
量を増加させて第二熱交換槽５２内のスチーム層Ｓの温
度を上昇させる。逆に各ガスの温度が上昇したら、スチ
ーム導入量を減少させることにより、各ガスの温度を所
定温度に維持することができる。

【００３１】このように、温水層Ｗに下部が設置された
第一熱交換器５３で熱容量の大きな温水と熱交換させて
低温液化ガスを気化させた後、スチーム層Ｓに設置され
た第一熱交換器５３の上部及び第二熱交換器５４で高温
のスチームと熱交換させてガスを加温するので、小型の
熱交換器で十分な加温性能を得ることができ、蒸発器全
体の小型を図れる。さらに、第二熱交換器５４で供給ガ
スの設定温度以上にガスを加温した後、最後に温水層Ｗ
に下部が設置された第三熱交換器５５で熱容量の大きな
温水と熱交換させて所定の供給ガス温度に調節するよう
にしているので、蒸発器から導出される供給ガス温度の
安定化が図れる。

【００３２】また、第二熱交換器５４でスチームと熱交
換後のガスの温度を供給ガスの設定温度よりも高く設定
し、第三熱交換器５５で熱交換後のガスの温度を第二熱
交換器５４で熱交換後のガスの温度より低く設定してお
くことにより、スチームと温水との熱容量の差及び温度
差を有効に利用して効率よく安定した温度調節を行うこ
とができる。

【００３３】なお、本形態例では、第一熱交換槽５１に
供給するスチームを第一スチーム導入管５６からスチー
ム層Ｓに供給するようにしているが、該導入管を槽（容
器）下部まで延長して温水層Ｗ内にバブリングさせて供
給することもできる。

【００３４】図３は、本発明の蒸発器の第３形態例を示
す系統図である。この蒸発器は、前記第２形態例と同様
に、温水式蒸発器及びスチーム式蒸発器の双方の利点を
活かして、小型でありながら温度安定性に優れた蒸発器
を形成したものであって、第２形態例よりもさらに小型
化及び装置構成の簡略化を図ったものである。

【００３５】この蒸発器は、スチーム層Ｓ及び温水層Ｗ
の二層を有する気液共存状態の熱交換槽７１内に、温水
層Ｗ部分に収納された第一熱交換器７２と、スチーム層
Ｓ部分に収納された第二熱交換器７３と、温水層Ｗ部分
に収納された第三熱交換器７４とを設置したものであっ
て、第一熱交換器７２、第二熱交換器７３及び第三熱交
換器７４は、ガスの流れ方向に対してこの順に直列に接
続されている。

【００３６】熱交換槽７１には、ボイラーＢで発生した
スチームをスチーム層Ｓに供給する第一スチーム導入管
７５と、温水層Ｓ内にスチームをバブリングして供給す
る第二スチーム導入管７６とが設けられており、各スチ
ーム管７５，７６には、スチーム供給量を調節するため
手段として第一調節弁７５Ｖ及び第二調節弁７６Ｖがそ
れぞれ設けられている。また、槽底部には、ドレン水を
ボイラーＢに戻すためのドレン７７が設けられている。

【００３７】また、蒸発器で気化したガスをガス使用設
備に供給するガス供給管７８には、供給ガスの温度を測
定して前記第一調節弁７５Ｖを開閉制御する供給ガス温
度指示調節計（ＴＩＣ）８１が設けられており、熱交換
槽７１には、温水層Ｓの温度を測定して前記第二調節弁
７６Ｖを開閉制御する温水温度指示調節計（ＴＩＣ）８
２が設けられている。さらに、本形態例では、前記ガス
供給管７８に供給ガスの流量を測定する流量指示調節計
（ＦＩＣ）８３を設け、この流量指示調節計８３の指示
値と前記温度指示調節計８１の指示値とを演算器８４で
処理することにより、第一調節弁７５Ｖの開閉制御を円
滑にかつ的確に行えるようにしている。

【００３８】低温液化ガス貯槽Ｃ等から供給される低温
液化ガスは、低温液化ガス導入経路８５を通って熱交換
槽７１に入り、最初に、温水層Ｗ内に設置された第一熱
交換器７２に導入される。この第一熱交換器７２では、
温水層Ｗの温水と熱交換を行って所定温度まで加温さ
れ、低温液化ガスが気化する。第一熱交換器７２で気化
したガスは、続いて第二熱交換器７３に導入され、ここ
でスチーム層Ｓの高温のスチームと熱交換を行い、供給
ガス温度よりも高い温度に加温される。この高温のガス
は、第三熱交換器７４に導入され、温水層Ｗの温水と熱
交換を行って冷却され、所定の供給ガス温度に調節され
る。

【００３９】第三熱交換器７４で温度調節されたガス
は、熱交換槽７１からガス供給管７８に導出され、所定
圧力、所定温度の供給ガスとなってユーザーのガス使用
設備に供給される。このとき、前記供給ガス温度指示調
節計８１及び流量指示調節計８３の測定値に基づいて第
一調節弁７５Ｖが開閉制御され、スチーム層Ｓに供給す
るスチーム量が調節されるとともに、温水温度指示調節
計８２の測定値に基づいて第二調節弁７６Ｖが開閉制御
され、温水層Ｗに供給するスチーム量が調節される。こ
れにより、ガス供給管７８から供給される供給ガスの温
度が所定温度に制御される。

【００４０】また、本形態例に示す蒸発器においては、
温水層Ｗに設置した第一熱交換器７２で熱容量の大きな
温水と熱交換させて低温液化ガスを気化させた後、スチ
ーム層Ｓに設置した第二熱交換器７３で高温のスチーム
と熱交換させてガスを加温するので、小型の第二熱交換
器７３で十分な加温性能を得ることができ、蒸発器全体
の小型を図れる。さらに、第二熱交換器７３で供給ガス
の設定温度以上にガスを加温した後、最後に温水層Ｗに
設置した第三熱交換器７４で熱容量の大きな温水と熱交
換させて所定の供給ガス温度に調節するようにしている
ので、蒸発器で気化させて供給するガス温度の安定化が
図れる。

【００４１】さらに、本形態例では、一つの熱交換槽７
１内に第一乃至第三熱交換器７２，７３，７４を収納し
ているので、前記第２形態例の蒸発器よりも全体的にさ
らなる小型化及び簡略化を図ることができる。したがっ
て、低温液化ガスを昇圧するためのポンプやスチーム供
給用のボイラーを含めて蒸発器全体を一つの設備ユニッ
トとして一体化しても、トラック等で運搬可能な大きさ
に納めることができるので、現地への搬送や据付けが容
易になり、ガス供給を迅速に開始することができ、スポ
ット的に使用する蒸発器として最適である。

【００４２】また、第二熱交換器７３でスチームと熱交
換後のガスの温度を供給ガスの設定温度よりも高く設定
し、第三熱交換器７４で熱交換後のガスの温度を第二熱
交換器７３で熱交換後のガスの温度より低く設定してお
くことにより、スチームと温水との熱容量の差及び温度
差を有効に利用して効率よく安定した温度調節を行うこ
とができる。

【００４３】なお、低温液化ガス供給源は、低温液化ガ
ス貯槽だけでなくローリーでも同様であり、スチーム
は、ガス使用設備のボイラーから供給を受けてもよく、
蒸発器に付設した専用のボイラーから供給してもよい。

【００４４】

【実施例】実施例１図１に示す第１形態例の蒸発器を使用し、ローリーに搭
載した０．３ＭＰａ、−１９６℃の液体窒素を気化さ
せ、６０℃に温度調節した窒素ガスを供給する実験を行
った。スチームは１２０℃、０．３ＭＰａで供給し、該
スチームの供給量や熱交換器の形状等を調整することに
より、主熱交換槽１０は、熱交換後のガス温度が８０℃
になるように設定し、温調用熱交換槽２０は、熱交換後
のガス温度が５０℃になるように設定した。

【００４５】温度指示調節計３１で測定した供給ガスの
温度が６０℃を超えたときに、流量調節弁２７を開方向
に作動させて温調用熱交換槽２０を流れる低温液化ガス
の流量を増加させ、低温ガスの混合割合を多くして供給
ガスの温度を下げ、供給ガスの温度が６０℃を下回った
ときに流量調節弁２７を閉方向に作動させて温調用熱交
換槽２０を流れる低温液化ガスの流量を減少させ、低温
ガスの混合割合を少なくして供給ガスの温度を上げるよ
うにした。これにより、平均温度６０℃で、温度変動幅
が±１０℃の窒素ガスを約５０００ｍ^３／ｈで供給する
ことができた。また、ＰＩＤ制御を行うことによってよ
り高精度の温度調節を行うことができた。さらに、両熱
交換槽導出後のガス温度を種々変更して実験を行った
が、本形態例の蒸発器は、比較的高い温度、例えば４０
〜６０℃のガス供給に適していることがわかった。

【００４６】実施例２図２に示す第２形態例の蒸発器を使用し、低温液化ガス
貯槽内の０．３ＭＰａ、−１９３℃の液体窒素をポンプ
で１ＭＰａに昇圧し、２０℃に温度調節した窒素ガスを
供給する実験を行った。スチームは１２０℃、０．３Ｍ
Ｐａで供給した。なお、第一熱交換槽５１における温水
層Ｗ及びスチーム層Ｓの体積、第二熱交換槽５２のスチ
ーム層Ｓの体積はそれぞれ約２ｍ^３とした。第一温度指
示調節計６５の指示温度は２０℃、第二温度指示調節計
６６の指示温度は３５℃とし、各ガス温度がこの温度を
超えたときに各流量調節弁５６Ｖ，５７Ｖを開方向に作
動させ、各ガス温度が下回ったときに各流量調節弁を閉
方向に作動させた。

【００４７】このように制御することにより、第一熱交
換器５３で気化した窒素ガスの温度は約０℃、第二熱交
換器５４で加温された窒素ガスの温度は約３５℃、第三
熱交換器５５で冷却された窒素ガスの温度は約２０℃と
なり、平均温度２０℃で、温度変動幅が±５℃の窒素ガ
スを５０００ｍ^３／ｈで供給することができた。

【００４８】実施例３図２に示す第２形態例の蒸発器を使用し、ローリーに搭
載した０．３ＭＰａ、−１９６℃の液体窒素をポンプで
１ＭＰａに昇圧し、２０℃に温度調節した窒素ガスを供
給する実験を行った。スチームは１２０℃、０．３ＭＰ
ａで供給し、温水の温度は１５℃に設定した。熱交換槽
７１内の温水層Ｗの体積は約２ｍ^３、スチーム層Ｓの体
積は約２．７ｍ^３とした。第一温度指示調節計８１及び
第二温度指示調節計８２の指示温度は１５℃とし、各ガ
ス温度がこの温度を超えたときに各流量調節弁７５Ｖ，
７６Ｖを閉方向に作動させ、各ガス温度が下回ったとき
に各流量調節弁を開方向に作動させた。

【００４９】このように制御することにより、第一熱交
換器７２で気化した窒素ガスの温度は約０℃、第二熱交
換器７３で加温された窒素ガスの温度は約３５℃、第三
熱交換器７４で冷却された窒素ガスの温度は約２０℃と
なり、平均温度２０℃で、温度変動幅が±５℃の窒素ガ
スを５０００ｍ^３／ｈで供給することができた。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の蒸発器に
よれば、熱媒体としてスチームを使用したことにより、
蒸発器全体の小型化を図ることができる。さらに、熱媒
体としてスチームと温水とを併用することにより、供給
ガスの温度をより安定化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蒸発器の第１形態例を示す系統図で
ある。

【図２】本発明の蒸発器の第２形態例を示す系統図で
ある。

【図３】本発明の蒸発器の第３形態例を示す系統図で
ある。

【符号の説明】

１０…主熱交換槽、１１…金属製密閉容器、１２…熱交
換器、１３…スチーム導入管、１４…ドレン、１５…低
温液化ガス導入経路、１６…気化ガス導出経路、１７…
ガス供給経路、２０…温調用熱交換槽、２１…金属製密
閉容器、２２…熱交換器、２３…スチーム導入管、２４
…ドレン、２５…温調用低温液化ガス導入経路、２６…
温調用気化ガス導出経路、２７…流量調節弁、３１…温
度指示調節計、５１…第一熱交換槽、５２…第二熱交換
槽、５３…第一熱交換器、５４…第二熱交換器、５５…
第三熱交換器、５６…第一スチーム導入管、５７…第二
スチーム導入管、５８，５９…ドレン、６１…低温液化
ガス導入経路、６２…低温ガス経路、６３…高温ガス経
路、６４…ガス供給経路、６５…第一温度指示調節計、
６６…第二温度指示調節計、７１…熱交換槽、７２…第
一熱交換器、７３…第二熱交換器、７４…第三熱交換
器、７５…第一スチーム導入管、７６…第二スチーム導
入管、７７…ドレン、７８…ガス供給管、８１…供給ガ
ス温度指示調節計、８２…温水温度指示調節計、８３…
流量指示調節計、８４…演算器、８５…低温液化ガス導
入経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林篤東京都港区西新橋１−16−７日本酸素株式会社内 (72)発明者高橋伸之東京都港区西新橋１−16−７日本酸素株式会社内 (72)発明者石川直良神奈川県横浜市鶴見区矢向１−15−１日酸工業株式会社内 (72)発明者高橋利行神奈川県横浜市鶴見区矢向１−15−１日酸工業株式会社内Ｆターム(参考） 3L103 AA05 AA37 BB27 CC02 CC12 DD03 DD63

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低温液化ガスを熱媒体と熱交換させるこ
とにより加温して気化させる蒸発器において、熱媒体が
導入される容器内に前記低温液化ガスが導入される熱交
換器を収納した主熱交換槽と、熱媒体が導入される容器
内に低温液化ガスの一部が導入される熱交換器を収納し
た温調用熱交換槽と、前記主熱交換槽の熱交換器に低温
液化ガスを導入する低温液化ガス導入経路と、該低温液
化ガス導入経路から分岐し、流量調節弁を介して前記温
調用熱交換槽の熱交換器に低温液化ガスを導入する温調
用低温液化ガス導入経路と、前記主熱交換槽の熱交換器
で気化したガスを導出する気化ガス導出経路と、前記温
調用熱交換槽の熱交換器で気化したガスを導出する温調
用気化ガス導出経路と、前記気化ガス導出経路のガスと
前記温調用気化ガス導出経路のガスとを合流混合させて
ガス使用先に供給するガス供給経路と、該ガス供給経路
を流れる供給ガスの温度を測定する温度測定手段と、該
温度測定手段の測定温度に基づいて前記温調用低温液化
ガス導入経路の流量調節弁を開閉制御する制御手段とを
備えていることを特徴とする蒸発器。
【請求項２】前記温調用熱交換槽の熱交換能力は、前
記主熱交換槽の熱交換能力と異なった能力に設定されて
いることを特徴とする請求項１記載の蒸発器。
【請求項３】低温液化ガスを熱媒体と熱交換させるこ
とにより加温して気化させる蒸発器において、前記蒸発
器は、熱媒体としてスチーム層及び温水層を有する少な
くとも一つの熱交換槽内に、前記温水層内に配置されて
前記低温液化ガスが導入される第一熱交換器と、前記ス
チーム層内に配置されて該第一熱交換器で熱交換後のガ
スが導入される第二熱交換器と、前記温水層内に配置さ
れて前記第二熱交換器で熱交換後のガスが導入される第
三熱交換器とを収納したことを特徴とする蒸発器。
【請求項４】前記第二熱交換器で熱交換後のガスの温
度が、該蒸発器から導出されるガスの設定温度よりも高
く設定され、前記第三熱交換器で熱交換後のガスの温度
が、第二熱交換器で熱交換後のガスの温度より低く設定
されていることを特徴とする請求項３記載の高圧ガス供
給設備。
【請求項５】前記蒸発器から導出したガスの温度を測
定する温度測定手段と、前記熱交換槽内にスチームを供
給するボイラーと、前記温度測定手段で測定したガスの
温度に基づいて前記熱交換槽内に供給するスチーム量を
調節するスチーム供給量調節手段とを備えていることを
特徴とする請求項３記載の高圧ガス供給設備。