JPH0245645Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本考案は低温液化ガスを気化する蒸発器に関
し、特に低温液化ガス貯槽用空温式加圧蒸発器に
関する。 〔従来の技術〕 コールドエバポレータ等の低温液化ガス用貯槽
類には空気を熱源とする空温式液化ガス蒸発器
（加圧蒸発器）が付設されている。これは所定量
の液化ガスを所定圧で貯槽より送出するために貯
槽内圧を昇圧するのに必要な少量の液化ガスの蒸
発気化用として多くの場合貯槽底部の外部下に取
付けるものである。従来のこの空温式加圧蒸発器
は、第４図及び第５図に示す様に12本のフイン付
Ｕ字型伝熱管１をヘツダー２に全て並列に溶接し
て構成していた。しかしこの構成では上記伝熱管
１とヘツダー２の溶接及びヘツダー２端部のキヤ
ツプ３の溶接、出入口フランジ４，４′の溶接と
多数の溶接個所があつて製作工数を多く必要とす
る上、伝熱管１とヘツダー２との溶接部５はその
形状から溶接による熱応力集中が発生し易く、同
時に低温時の熱応力も過大となる。これら応力に
対して材料は伝熱管１がアルミニウム合金、ヘツ
ダー２は他種のアルミニウム合金であるため溶接
部の強度が比較的小さく、繰り返し使用により亀
裂が入る不都合があつた。尚、６は放熱用フイン
である。 更に近年需要が増大している半導体工業用ガス
の品質については極めて厳しい条件を要求されて
おり、その供給機器の材質もステンレススチール
（以下SUSと称す）製であることが必要となつて
来ているため、加圧蒸発器もガスが接する部分は
SUS製にせざるを得なくなつて来ている。更に
また近時高耐圧容器が多用される様になつて充填
圧力の高圧化と共に蒸発器も高耐圧のものが要求
されている。 更にまたコールドエバポレータも容量が多種に
及んでおりそれに応じて付設する加圧蒸発器も各
種容量のものが必要とされるが、従来は貯槽であ
るコールドエバポレータの容量および最大使用ガ
ス量に応じて夫々の容量の加圧蒸発器を製作し取
付けていた。 〔考案が解決しようとする問題点〕 この様に従来のアルミニウム合金製加圧蒸発器
はその構造上、溶接個所が多いため製作工数を多
く必要とするばかりでなく経時使用により亀裂が
発生する不都合があり、また需要面からは蒸発管
はSUS製であることが要求されて来ている。更
にまた、各種容量のコールドエバポレータに応じ
て各様の加圧蒸発器が必要となるがこれをその都
度製作するのでは製作に要する工数が多くなると
共に迅速な対応が出来ない不都合があつた。更に
従来品は各フイン相互の間隔が最適でないため、
使用時間の経過と共にフイン表面に付着した霜が
逐次成長して蒸発器全体を覆つてしまい蒸発器の
性能を低下させてしまうものもあつた。 〔問題点を解決するための手段〕 本考案は上記に鑑みなされたもので２個の小孔
を設けた長方形の所定の枚数のアルミニウム製ま
たはアルミニウム合金製の放熱用フインの前記小
孔にＵ字型SUS管を貫挿してなり、この放熱用
フイン相互の間隔を所定の寸法に定めて相互にほ
ぼ平行に配列したものを１個の蒸発管ユニツトと
し、該蒸発管ユニツトの少なくとも２個を単管に
て直列に接続して構成したことを特徴とする低温
液化ガス貯槽用加圧蒸発器である。 又、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金
製放熱用フインに設けた小孔の内径を前記Ｕ字型
SUS管の外径よりもやや小さく穿孔し、該小孔
の縁を折り曲げ、該折り曲げた縁に前記SUS管
の外周面が密着するように挿入嵌合してなること
を特徴とし、更にまた前記放熱用フイン相互の間
隔を15mm〜25mmとし、該放熱用フインの大きさ
（面積）は前記SUS管の断面積の10〜30倍である
ことを特徴とする低温液化ガス貯槽用加圧蒸発器
である。 〔作用〕 上記の様に本考案の液化ガス蒸発器はＵ字型
SUS製の伝熱管にアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金製のフイン複数枚を伝熱管より小径の孔
を介してはめ込んで構成したフイン付蒸発管を１
ユニツトとし、加圧蒸発器として必要な容量に応
じて複数ユニツトを接続し、その入口と出口に
夫々出入口フランジを接続して１個の加圧蒸発器
とするものである。この様に構成したことによ
り、フイン付蒸発管ユニツトで構成される加圧蒸
発器の場合、管部はＵ字型SUS管、接続用ベン
ド管、出入口用エルボ、出入口フランジの５個の
部品のみで足りしかもこれらの接続部は、６ケ所
の溶接部のみとなつた。前記従来型の加圧蒸発器
は同容量のもので溶接個所が30ケ所あり、従つ
て、溶接個所を大幅に削減して製作コストの低減
を達成した。また従来型で用いられていたヘツダ
ー２を無くして全てのガス経路を単管としたこと
により、応力集中と低温による熱応力の発生を軽
減して破損を防止し、更に圧力損失をも低減し得
た。 材料は伝熱管、ベンド管、フランジ部をSUS
製としたことにより機械的強度、耐圧を高くする
と共に半導体工業向ガスの蒸発器としても使用し
得る様にした。 アルミニウムまたはアルミニウム合金製のフイ
ンは前記の如くSUS製伝熱管の外径より僅かに
小口径の孔２個を穿孔したものに該伝熱管を貫挿
して構成したので、低温液化ガスの導入と共に伝
熱管、フイン両方が熱収縮を起こすが、アルミニ
ウムがSUSよりも約1.2倍収縮するので低温時フ
インの嵌合部は常温時より一層良く嵌合し伝熱製
が向上する。即ち伝熱管とフインの材質の相違に
着目し、製作上簡便で且つ溶接、ロウ付等によら
ない伝熱性の良に伝熱管とフインとの間の固定方
法とした。 更にフインは従来一枚の面積が40mm×240mmで
あつたが、これを110mm×300mmとし総伝熱面積は
等しくしてフインの枚数を減らし、フイン間のピ
ツチを広げた。 即ち後記する実施例の実験による知見に基き、
従来型では、フインピツチが10mmであつたものを
15mmとした。フインピツチを広げたことにより霜
の付着による伝熱性能の低下を防止し得た。これ
は従来型ではフインピツチが10mmであるためフイ
ンに付着した霜が隣りのフインに付着した霜と結
合して、その結果伝熱面積の低下、伝熱性の劣化
を生じていたのを防止したものである。 〔実施例〕 第１図により本考案の一実施例を説明すると、
１１，１１′はSUS製伝熱管、１２はアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金製フイン、１３，１
３′は出入口フランジである。１４は伝熱管１３，
１３′同士を接続するベンド管、１５，１５′は伝
熱管１１と出入口フランジ１３，１３′を接続す
るエルボである。本考案の蒸発器はこの５種の部
品で構成され、１６ａ，１６ｂは出入口フランジ
１３，１３′とエルボ１５，１５′の溶接による接
続部、１６ｃ，１６ｄは、エルボ１５，１５′と
伝熱管１１，１１′を接続する溶接による接続部、
１６ｅ，１６ｆは伝熱管１１，１１′とベンド管
１４とを接続する溶接部である。従つて本考案の
蒸発器において、伝熱管１１，１１′が２本の最
小ユニツト数の場合、溶接個所は６ケ所のみであ
り、溶接組立に要する工数は従来の30時間から20
時間に減少した。 本実施例においてSUS製伝熱管１１，１１′は
外径27.2mmのＵ字型単管であり、フイン１２は
110mm×300mmのアルミニウムまたはアルミニウム
合金製フインで、上記ユニツトの場合110枚を15
mm間隔でとりつける。このフインの合計の伝熱面
積は7.2m²であり、40mm×240mmのフインを365枚
用いた従来型の加圧蒸発器と同面積である。従来
型と本考案による型の双方の加圧蒸発器の仕様の
比較を第１表に示す。フインのピツチは上記の如
く従来型10mmに対して本考案型は15mmでありこれ
により着霜成長を防止できる様になつた。 また第２図に示す如く、約0.8mmの厚さＴを有
する各フインのほぼ中央２ケ所に設けられたＵ字
型SUS製伝熱管１１，１１′の貫挿孔１７は、伝
熱管１１，１１′の外径27.7mmに対して約10mm小
径に穿孔されており、図の通り貫通孔１７の縁１
８の幅Ｗは約５mm折り曲げられている。常温にお
いてこの折り曲げられたフイン１２の縁１８のバ
ネによる力により貫挿された伝熱管１１，１１′
との接触が強固に保たれている。そして前記の如
く蒸発管内を低温液化ガスが流れ降温すると、−
196℃においてアルミニウムがSUSより約1.2倍収
縮するので上記接触はより強固になり伝熱性能が
向上する。 第３図に第１表に夫々諸元を示した従来型と本
考案型の蒸発器の性能比較の試験結果を示す。図
において曲線ａは本考案の蒸発器の能力を示し、
ｂは従来型の能力を示す曲線である。上記の検討
および試験結果よりフイン１２のピツチは15mm〜
25mm、フイン１２の大きさは伝熱管１１，１１′
の断面積の10〜30倍が適当であることが判つた。

〔考案の効果〕

本考案は以上の如く構成されるが、これによる
効果は次の通りである。(i)従来多管式であつた伝
熱管を単管の伝熱管にすることにより、ヘツダ
ー、キヤツプをベンド管とエルボとにし、材料費
を軽減すると共に溶接個所を大幅に減らすことに
よりヘツダーの加工工数および溶接工数の削減を
実現した。(ii)ヘツダーを用いず、単管式伝熱管と
したことにより、温度差による形状変化が少なく
なり応力集中及び熱応力による歪みの発生が軽減
され従つてこれによる破損を防止し得る用になつ
た。(iii)本考案の単管式伝熱管では流路の断面積が
一定で、かつ流体の流れの方向が変わる部分はい
づれもゆるやかな湾曲度となつているため、従来
のヘツダーを有する蒸発器に比し圧力損失がはる
かに少ない。(iv)伝熱管をSUS管としたことによ
り高耐圧となり更に半導体工業向ガスの供給用と
して使用可能となつた。(v)アルミニウム製フイン
を上記SUS管に固定するに際し、フインに設け
たSUS管貫挿用小孔の径をSUS管径より小径と
し、縁を折り曲げてSUS管を貫挿固定する様に
したので、製作容易でかつ堅固に固定でき更に低
温液化ガスを供給した場合はアルミニウムと
SUSの熱収縮度の相違から伝熱性が一層向上す
る効果が得られる。(vi)Ｕ字型SUS管１個よりな
る蒸発管を１ユニツトとし、該蒸発管ユニツトの
２個を直列に接続して構成したものを最小容量の
加圧蒸発器とすることにより、各種容量、各種送
ガス量の低温液化ガス貯槽用加圧蒸発器が要求に
応じて直ちに製作出来る。(vii)放熱用フインの間隔
を15mmにすることにより、気流の流れが良くな
り、伝熱性能が向上すると共に、霜が付着しても
隣り合うフインに着霜が結合しにくくなり、伝熱
性能の劣化は従来のフインピツチ10mmに比して生
じにくくなつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の蒸発器の一実施例を示す斜視
図、第２図は一部拡大正面図、第３図は従来型と
本考案型の蒸発器の性能比較線図、第４図及び第
５図は従来の蒸発器の一例を示すもので、第４図
は平面図、第５図は側面図である。 １１，１１′……伝熱管、１２……フイン、１
３，１３′……出入口フランジ、１４……ベンド
管、１５，１５′……エルボ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ ２個の小孔を設けた複数枚のアルミニウムま
   たはアルミニウム合金製放熱用フインの該小孔
   にＵ字型ステンレススチール管を貫挿してな
   り、且つ前記放熱用フインの所定の枚数を所定
   の間隔をおいて相互にほぼ平行に配列してなる
   蒸発管ユニツトの少なくとも２個の単管にて直
   列に接続して構成したことを特徴とする蒸発
   器。 ２ 前記アルミニウムまたはアルミニウム合金製
   放熱用フインに設けた小孔の内径を前記Ｕ字型
   ステンレススチール管の外径より小さく穿孔
   し、該小孔の縁を折り曲げ、該折り曲げた縁に
   前記ステンレススチール管の外周面が密着する
   ように差し込んでなることを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第１項記載の蒸発器。 ３ 前記放熱用フイン相互の間隔を15mm〜25mmと
   したことを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の蒸発器。