JP2015102205A

JP2015102205A - 液化燃料ガス気化装置

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Publication number: JP2015102205A
Application number: JP2013244738A
Authority: JP
Inventors: 和広大木; Kazuhiro Oki; 守谷　和行; Kazuyuki Moriya; 和行守谷
Original assignee: Yazaki Energy System Corp
Current assignee: Yazaki Energy System Corp
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2015-06-04
Anticipated expiration: 2033-11-27
Also published as: JP6294641B2

Abstract

【課題】熱交換ロスを小さくすることが可能な液化燃料ガス気化装置を提供する。
【解決手段】液化燃料ガス気化装置１００は、水槽１と、バーナ９の燃焼空間となる燃焼室８と、燃焼室８に連続し燃料ガスの燃焼により生じた燃焼排ガスと水槽１の熱媒液との熱交換を行う熱交換部１３と、該水槽１内に配設され一端から気化対象となる液相のガス燃料が流入され、流入した液相のガス燃料と水槽１の熱媒液とを熱交換して気化させ、他端から気化された燃料ガスを流出させる伝熱管２と、熱交換部１３に連続して燃焼排ガスを外部に排出する排気筒１４と、を備え、燃焼室８は、水槽１の底部に設けられ、熱交換部１３は、水槽１内において燃焼室８から上方に伸びて形成されると共に、水槽１の上部にて排気筒１４と接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液化燃料ガス気化装置に関する。

従来、ＬＰＧ（液化石油ガス）などの液相の液化ガス燃料は、液化燃料ガス気化装置によって気化されて燃料ガスとされる（特許文献１参照）。液化燃料ガス気化装置は、例えば、電気ヒータにより液相の液化ガス燃料を加熱して気化させる方式、あるいは燃料ガスの燃焼熱で加熱した熱媒液により液相の液化ガス燃料を加熱して気化させる方式のものがある。

特開２００１−１１６１９７号公報

このような液化燃料ガス気化装置において後者のものは、燃料ガスを燃焼させて熱媒液を加熱し、加熱した熱媒液で液相の液化ガス燃料を更に加熱するという方式である関係上、２回の熱交換を行う必要がある。このため、前者のものに比較して熱交換ロスが大きくなってしまう。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、熱交換ロスを小さくすることが可能な液化燃料ガス気化装置を提供することにある。

本発明の液化燃料ガス気化装置は、熱媒液を貯留する熱媒槽と、前記熱媒槽内に配置され燃料ガスを燃焼するバーナの燃焼空間となる燃焼室と、前記燃焼室に連続し燃料ガスの燃焼により生じた燃焼排ガスと前記熱媒槽の熱媒液との熱交換を行う第１熱交換部と、該熱媒槽内に配設され一端から気化対象となる液相のガス燃料が流入され、流入した液相のガス燃料と前記熱媒槽の熱媒液とを熱交換して気化させ、他端から気化された燃料ガスを流出させる第２熱交換部と、前記第１熱交換部に連続して燃焼排ガスを外部に排出する排気筒と、を備えた液化燃料ガス気化装置であって、前記燃焼室は、前記熱媒槽の底部に設けられ、前記第１熱交換部は、前記熱媒槽内において前記燃焼室から上方に伸びて形成されると共に、前記熱媒槽の上部にて前記排気筒と接続されていることを特徴とする。

本発明の液化燃料ガス気化装置によれば、燃焼排ガスと熱媒液との熱交換を行う第１熱交換部が熱媒槽内において燃焼室から上方に伸びて形成されると共に、熱媒槽の上部にて排気筒と接続されているため、第１熱交換部は、熱媒槽内に収納されることとなり、その距離を長くすることができる。すなわち、一般的に熱媒槽は縦長であることから、第１熱交換部を熱媒槽において上方に伸びて形成することにより、熱交換が行われる距離を稼ぐことができ、熱交換ロスを小さくすることができる。

また、液化燃料ガス気化装置において、前記第２熱交換部は、コイル状に形成され、上方に伸びて形成される前記第１熱交換部がコイル軸に位置するように設けられていることが好ましい。

この液化燃料ガス気化装置によれば、第２熱交換部は、上方に伸びて形成される第１熱交換部がコイル軸に位置するように設けられているため、第２熱交換部は、第１熱交換部にて加熱された直後の熱媒液と熱交換し易い位置に設けられることとなり、一層熱交換ロスを小さくすることができる。

また、液化燃料ガス気化装置において、前記第１熱交換部は、前記燃焼室から上方に伸びて形成された配管と、前記配管の内周面に設けられた複数のフィンと、からなり、前記複数のフィンは、前記排気筒側に向かってその面積が次第に大きくされていることが好ましい。

この液化燃料ガス気化装置によれば、第１熱交換部は、配管と複数のフィンと、からなり、複数のフィンは、排気筒側に向かってその面積が次第に大きくされているため、燃焼排ガスが出口側である排気筒側に向かうに従って冷却されていくことに対応して、フィンの面積を大きくすることとなり、第１熱交換部の長手方向に亘る熱交換効率の隔たりを小さくすることができる。

本発明によれば、熱交換ロスを小さくすることが可能な液化燃料ガス気化装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る液化燃料ガス気化装置を示す構成図である。熱交換部付近の拡大断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る液化燃料ガス気化装置１００を示す構成図である。図１に示すように、液化燃料ガス気化装置１００は、水槽（熱媒槽）１と、伝熱管（第２熱交換部）２と、調整弁３と、流入管４と、流出管５と、サーモ弁６と、感温部７とを備えている。

水槽１は、熱媒液である水を貯留するものである。伝熱管２は、コイル状に形成された配管であって、一端に調整弁３を介して液相の液化ガス燃料（以下液相のガス燃料という）を導入する流入管４が接続され、他端に気化された液化燃料ガス（以下燃料ガスという）を排出する流出管５が接続されている。この伝熱管２は、流入管４を通じて導入される液相のガス燃料と熱媒液とを熱交換することにより、液相のガス燃料を加熱して気化させる。

液相のガス燃料の流入管４は、図示していない液化燃料ガス貯蔵槽（液状態の燃料を貯蔵するもの）に接続されている。また、燃料ガスの流出管５は、図示していない燃料ガスの使用機器等に接続されている。

サーモ弁６は、流入管４の調整弁上流側に設けられ、水槽１の貯留水中に挿入された感温部７による検出水温が設定温度以上になった場合に弁開動作するものである。すなわち、サーモ弁６は、水槽１内の貯留水が低温であり液相のガス燃料を気化できない場合には、弁閉状態となり液相のガス燃料が流出管５に至ってしまう事態を防止する構造となっている。

また、液化燃料ガス気化装置１００は、燃焼室８と、バーナ９と、送風機１０と、燃料ガス供給管１１と、制御弁１２とを備えている。

燃焼室８は、水槽１内の底部に設けられ、燃料ガスを燃焼する空間部として機能するものである。この燃焼室８にはバーナ９が接続されると共に、送風機１０と燃料ガス供給管１１とが接続されている。送風機１０は、燃焼室８に空気を送り込む装置である。燃料ガス供給管１１は、燃焼室８に燃料ガスを送り込むための配管である。燃料ガス供給管１１には、燃料ガスの供給及び非供給並びに流量を調整する制御弁１２が設置されている。また、燃料ガス供給管１１は、流出管５に接続されており、本装置１００により気化された燃料ガスを導入する構成となっている。なお、燃料ガス供給管１１は、流出管５に接続される場合に限らず、他のガス供給装置等を接続されていてもよい。

バーナ９は、燃料ガス供給管１１を介して送り込まれた燃料ガスを燃焼させるものである。また、本実施形態において燃焼室８は、図１に示すように、水槽１の横方向距離の半分程度の長さを有しており、比較的燃焼室８が広い構造となっている。このため、本実施形態においてバーナ９は、火炎長が短いセラミックバーナを用いる必要が無く、ブラストバーナにより構成されている。

さらに、液化燃料ガス気化装置１００は、熱交換部（第１熱交換部）１３と、排気筒１４と、温度スイッチ１５と、水位スイッチ１６と、制御盤１７と、電源盤１８とを備えている。

図２は、熱交換部１３付近の拡大断面図である。熱交換部１３は、燃焼室８から上方に向けて伸びる配管１３ａとその内周面に設けられた複数のフィン１３ｂからなるヒータパイプによって構成されており、図１に示すように、コイル状の伝熱管２のコイル軸付近を通っている。この熱交換部１３では水槽１内の貯留水と燃焼排ガスとの熱交換が複数のフィン１３ｂによって促進されることとなる。さらに、本実施形態において複数のフィン１３ｂは、排気筒側、すなわち出口側に向かってその面積が次第に大きくされている。なお、配管１３ａは、水槽１の上部にて排気筒１４と接続されている。

再度、図１を参照する。排気筒１４は、熱交換部１３に連続して水槽１の上部側に設けられる配管である。燃焼排ガスはこの排気筒１４から外部に放出されることとなる。また、排気筒１４の先端には、傘１４ａが設けられており、排気筒１４に雨水等が浸入し難い構成となっている。

温度スイッチ１５は、水槽１の側面に設けられ、水槽１内の水温を検出するものである。水位スイッチ１６は、水槽１の上面部に設けられ、水槽１内の水位を検出するものである。制御盤１７は、本装置１００の全体を制御するものであり、例えば温度スイッチ１５からの信号に応じて、水槽１内の水温を所定温度（例えば７０℃）に保つように、バーナ９、送風機１０及び制御弁１２を制御する。また、制御盤１７は、水位スイッチ１６からの信号に応じて、水位がやや減少した１段目において警報を出力し、水位が大幅に減少した２段目においてバーナ９による燃焼を停止させる。電源盤１８は、制御盤１７に対して制御電力を供給するものであり、可燃性ガスが存在しない非危険場所に設置されている。

また、液化燃料ガス気化装置１００は、過熱防止スイッチ１９と、温度計・水位計２０と、風圧スイッチ２１と、排ガス温度スイッチ２２とを備えている。

過熱防止スイッチ１９は、温度スイッチ１５と同様に水槽１内の水温を検出するものであって、スイッチのオンオフ温度が温度スイッチ１５と異なっている。すなわち、過熱防止スイッチ１９の検出温度は異常加熱温度（例えば８５℃）に設定されており、制御盤１７は、過熱防止スイッチ１９により異常加熱温度が検出された場合には、バーナ９による燃焼を停止させる。

温度計・水位計２０は、作業者等が目視により水温や水位を視認可能に表示するものである。風圧スイッチ２１は、送風機１０の送風圧を検出するものである。制御盤１７は、風圧スイッチ２１からの信号により送風圧が極端に低下したと判断できる場合には、バーナ９による燃焼を停止させる。

排ガス温度スイッチ２２は、排気筒１４の側面に設けられ、燃焼排ガスの温度を検出するものである。制御盤１７は、排ガス温度スイッチ２２により燃焼排ガスの異常加熱温度（例えば２００℃）を検出した場合には、バーナ９による燃焼を停止させる。

次に、本実施形態に係る液化燃料ガス気化装置１００により液相のガス燃料が気化する際の詳細について説明する。まず、バーナ９が点火され燃焼室８において高温の燃焼排ガスが発生する。燃焼排ガスは、熱交換部１３に至り、熱交換部１３の複数の放熱フィン１３ｂを介して水槽１の水を熱交換される。

ここで、熱交換部１３は、水槽１内において燃焼室８から上方に伸びて配置されている。一般的に水槽１は縦長であることから、熱交換部１３を上方に伸びて形成することにより、熱交換が行われる距離を稼ぐことができ、効率良く水槽１内の水を加熱することとなる。

また、配管１３ａ内の複数のフィン１３ｂは、出口側に向かってその面積が次第に大きくなっていることから、燃焼排ガスが冷却されていくことに対応してフィン１３ｂの面積が大きくなり、熱交換部１３の長手方向に亘る熱交換効率の隔たりを小さくすることとなる。

水槽１内の水が設定温度まで加熱されると、サーモ弁６が開き、液相のガス燃料が調整弁３を介して伝熱管２に導入される。そして、液相のガス燃料は伝熱管２において水槽１内の水と熱交換されて気化されることなる。

ここで、伝熱管２は上方に伸びて形成される熱交換部１３がコイル軸に位置するように設けられている。このため、伝熱管２には、熱交換部１３にて加熱された直後の水と熱交換し易い位置に設けられることとなり、効率良く液相のガス燃料を気化させることとなる。

そして、気化された燃料ガスは、燃料ガスの使用機器等に供給されることとなる。

このようにして、本実施形態に係る液化燃料ガス気化装置１００によれば、燃焼排ガスと熱媒液との熱交換を行う熱交換部１３が水槽１内において燃焼室８から上方に伸びて形成されると共に、水槽１の上部にて排気筒１４と接続されているため、熱交換部１３は、水槽１内に収納されることとなり、その距離を長くすることができる。すなわち、一般的に水槽１は縦長であることから、熱交換部１３を水槽１において上方に伸びて形成することにより、熱交換が行われる距離を稼ぐことができ、熱交換ロスを小さくすることができる。

また、伝熱管２は、上方に伸びて形成される熱交換部１３がコイル軸に位置するように設けられているため、伝熱管２は、熱交換部１３にて加熱された直後の熱媒液と熱交換し易い位置に設けられることとなり、一層熱交換ロスを小さくすることができる。

また、熱交換部１３は、配管１３ａと複数のフィン１３ｂと、からなり、複数のフィン１３ｂは、排気筒１４側に向かってその面積が次第に大きくされているため、燃焼排ガスが出口側である排気筒１４側に向かうに従って冷却されていくことに対応して、フィン１３ｂの面積を大きくすることとなり、熱交換部１３の長手方向に亘る熱交換効率の隔たりを小さくすることができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

例えば、上記実施形態において熱交換部１３はコイル状の伝熱管２のコイル軸を通過する構成となっているが、これに限るものではない。例えば熱交換部１３は燃焼室８から側方に伸びて形成され、水槽１の側方に排気筒１４が設置される構成であってもよい。

さらに、放熱フィン１３ｂの面積は配管１３ａの長手方向に亘って同じとなっていてもよい。

１…水槽（熱媒槽）
２…伝熱管（第２熱交換部）
３…調整弁
４…流入管
５…流出管
６…サーモ弁
７…感温部
８…燃焼室
９…バーナ
１０…送風機
１１…燃料ガス供給管
１２…制御弁
１３…熱交換部（第１熱交換部）
１４…排気筒
１５…温度スイッチ
１６…水位スイッチ
１７…制御盤
１８…電源盤
１９…加熱防止スイッチ
２０…温度計・水位計
２１…風圧スイッチ
２２…排ガス温度スイッチ
１００…液化燃料ガス気化装置

Claims

熱媒液を貯留する熱媒槽と、
前記熱媒槽内に配置され燃料ガスを燃焼するバーナの燃焼空間となる燃焼室と、
前記燃焼室に連続し燃料ガスの燃焼により生じた燃焼排ガスと前記熱媒槽の熱媒液との熱交換を行う第１熱交換部と、
該熱媒槽内に配設され一端から気化対象となる液相のガス燃料が流入され、流入した液相のガス燃料と前記熱媒槽の熱媒液とを熱交換して気化させ、他端から気化された燃料ガスを流出させる第２熱交換部と、
前記第１熱交換部に連続して燃焼排ガスを外部に排出する排気筒と、を備えた液化燃料ガス気化装置であって、
前記燃焼室は、前記熱媒槽の底部に設けられ、
前記第１熱交換部は、前記熱媒槽内において前記燃焼室から上方に伸びて形成されると共に、前記熱媒槽の上部にて前記排気筒と接続されている
ことを特徴とする液化燃料ガス気化装置。
前記第２熱交換部は、コイル状に形成され、上方に伸びて形成される前記第１熱交換部がコイル軸に位置するように設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の液化燃料ガス気化装置。
前記第１熱交換部は、前記燃焼室から上方に伸びて形成された配管と、前記配管の内周面に設けられた複数のフィンと、からなり、
前記複数のフィンは、前記排気筒側に向かってその面積が次第に大きくされている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の液化燃料ガス気化装置。