| 【発明の名称】 |
ガス類の加熱装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】鈴木 貞美
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| 【要約】 |
【課題】伝熱効率が芳しいと共に、構造が簡素で製造コストが低く、更に、小型化が可能で各種ガスシステムの中に容易に組み込めるガス類の加熱装置を提供すること。
【解決手段】ガスまたは液化ガス等のガス類を加熱する装置であって、加熱対象のガス類を流入させる流入口と、ガス類を気密に封止する壁体と、流入させたガス類を流通させる流路と、ガス類を加熱する熱源と、加熱したガス類を流出する流出口とを備えた構成において、流路を、熱源からの熱を伝熱する媒体であると共に多数の通気孔を有する多孔性のセラミックまたは金属によって形成し、熱源を、流路を形成する多孔性のセラミックまたは金属を直接的に加熱することのできるヒーターで構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】ガスまたは液化ガス等のガス類を加熱する装置であって、加熱対象のガス類を流入させる流入口と、ガス類を気密に封止する壁体と、流入させたガス類を流通させる流路と、ガス類を加熱する熱源と、加熱したガス類を流出する流出口とを備えた構成において、流路が、熱源からの熱を伝熱する媒体であると共に多数の通気孔を有する多孔性のセラミックまたは金属によって形成され、熱源が、流路を形成する多孔性のセラミックまたは金属を、直接的に加熱することのできるヒーターから成ることを特徴とするガス類の加熱装置。
【請求項２】流路を形成する多孔性のセラミックまたは金属が、熱伝導性の高い真鍮または青銅またはアルミニウムを焼結した多孔質材である請求項１に記載のガス類の加熱装置。
【請求項３】流路を形成する多孔性のセラミックまたは金属が、ガス類を一時的に貯留して円滑な流通または加熱に寄与する空洞を備える請求項２または３に記載のガス類の加熱装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスまたは液化ガスのガス類を加熱する装置に関する。更に詳しくは、装置を極めて小型にすると共に、高圧のガス類を効率よく加熱して流入口での温度以上まで加熱する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガス類の加熱装置は、一般に熱交換器と呼ばれている。熱交換器には、多管式熱交換器やプレート式熱交換器がある。多管式熱交換器は、太い容器内に多数の伝熱管を備える。その伝熱管の管壁を隔てて、ガス類または加熱媒体を通すことで、熱交換を行うものである。プレート式熱交換器は、多管式熱交換器の伝熱管の代わりに、成形加工した平板を用いるものである。このような熱交換器では、ガス類の伝熱効率を向上させるために、伝熱フィンを付設したりしている。また、熱源として熱媒ではなく、電熱ヒーターを配列したものも使用されている。しかし、上述したような従来の熱交換器は、一般に伝熱効率が芳しくない。そのため、必要な伝熱量が大きい場合は、装置を大型化せざるをえず、構造も複雑になっていた。小容量のガスや液化ガスを加熱するための装置も、小型化が困難であり、製造コストが嵩んでいた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、伝熱効率が芳しいと共に、構造が簡素で製造コストが低く、更に、小型化が可能で各種ガスシステムの中に容易に組み込めるガス類の加熱装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、ガスまたは液化ガス等のガス類を加熱する本発明装置は、次の構成を備える。すなわち、加熱対象のガス類を流入させる流入口と、ガス類を気密に封止する壁体と、流入させたガス類を流通させる流路と、ガス類を加熱する熱源と、加熱したガス類を流出する流出口とを備えた構成において、流路を、熱源からの熱を伝熱する媒体であると共に多数の通気孔を有する多孔性のセラミックまたは金属によって形成し、熱源を、流路を形成する多孔性のセラミックまたは金属を直接的に加熱することのできるヒーターで構成する。
【０００５】ここで、流路を形成する多孔性のセラミックまたは金属を、熱伝導性の高い真鍮または青銅またはアルミニウムを焼結した多孔質材で構成して、伝熱効率の向上に寄与させてもよい。
【０００６】また、流路を形成する多孔性のセラミックまたは金属に、ガス類を一時的に貯留する空洞を設けて、ガス類の円滑な流通や加熱に寄与させてもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面に示す実施例を基に説明する。この実施例では、−２０℃で１７．５ＭＰａの液化二酸化炭素の加熱に適した装置を挙げる。しかし、本発明は、任意のガスまたは液化ガス等のガス類を加熱対象にすることができる。図１及び２は、本発明によるガス類の加熱装置を示す要部正面断面図及びその平面断面図である。この装置は、外側に略円筒形の外筒容器体（１０）を備える。その大きさは、ほぼ径６０ｍｍ高さ１８０ｍｍの極めて小型である。外筒容器体（１０）は、ガス類を気密に封止する壁体として機能するものである。そのため、ステンレス等の金属や強化プラスチック製の材質が、耐圧性や耐食性の点で好適である。外筒容器体（１０）の上部には、加熱対象のガス類を流入させる流入口（１１）が開口され、下部には、加熱したガス類を流出する流出口（１２）が開口されている。
【０００８】外筒容器体（１０）の底面は、気密シール用の○−リング（２１）を介して、ボルト（２２）によってマニホールド（２０）に固定されている。マニホールド（２０）を設けると、安定に設置される利点がある。しかし、マニホールド（２０）を用いないで、外筒容器体（１０）の底面を鏡板状にして、単独の容器としてもよい。すると、小型化した際の移動性に寄与する。
【０００９】外筒容器体（１０）の内部には、ガス類を加熱する熱源（３０）と、熱源（３０）からの熱をガス類に伝える伝熱媒体（４１）（４２）（４３）が封入されている。伝熱媒体（４１）（４２）（４３）は、いずれも、軸部（４１ａ）（４２ａ）（４３ａ）が空洞の略円柱形であり、３段式に積層されている。そして、それらの軸部（４１ａ）（４２ａ）（４３ａ）の空洞に、熱源（３０）が、パッキング（３１）を介して、外筒容器体（１０）の上部から挿し込まれている。熱源（３０）としては、金属等の耐食性保護管に挿入された電気ヒーターが利用できる。これによると、接触する伝熱媒体（４１）（４２）（４３）を直接的に加熱するので、伝熱効率が芳しい。
【００１０】伝熱媒体（４１）（４２）（４３）は、耐熱及び耐食性に優れ熱伝導率が高いと共に、多数の通気孔を有する多孔性のセラミックまたは金属によって形成される。そのため、熱源（３０）からの熱を伝熱する媒体であると同時に、流入口（１１）から流入させたガス類を流通させる流路としても機能するものである。なお、伝熱媒体（４１）（４２）（４３）の材質は、熱伝導性の高い真鍮または青銅またはアルミニウムを焼結した多孔質材が、伝熱効率の点で好適である。
【００１１】上段の伝熱媒体（４１）は、液化二酸化炭素の昇温ゾーンである。この最上部には、流入口（１１）に連続して、環状の空洞（４１ｂ）が設けられ、その環状空洞（４１ｂ）から連続して、径が約２ｍｍの縦穴状の空洞（４１ｃ）が複数本、図２に示すように垂下している。これらの空洞（４１ｂ）（４１ｃ）は、ガス類を一時的に貯留するためのものである。特に液化ガスの場合は、その流動抵抗が抑えられ、徐々に加熱を受け円滑に膨張される。
【００１２】中段の伝熱媒体（４２）は、液化二酸化炭素の蒸発ゾーンである。上段の伝熱媒体（４１）の空洞（４１ｂ）（４１ｃ）から流化した液化ガスは、ここで加熱されて十分蒸発される。この上部にも、環状の小空洞（４２ｂ）が設けられている。これは、中途で生じうる液化ガスを一時的に貯留する液溜めや、気圧の激しい変化を緩衝するガス弁として機能する。なお、加熱効率はやや低下するが、多孔質材の代わりに、細孔やネジ溝が設けられた材質を用いることも可能である。
【００１３】下段の伝熱媒体（４３）は、二酸化炭素の加熱ゾーンである。ここに達する二酸化炭素はガス化して、流動抵抗は小さくなっている。そのため、焼結粒径の小さな多孔質材を用いて、接触面積を大きくし、加熱効率を高めることが好ましい。この上部にも、中段の伝熱媒体（４２）と同様に、環状の小空洞（４３ｂ）が設けられている。下部には、加熱したガスを円滑に流出するために、集気用の空洞（４３ｃ）が、流出口（１２）に連続して設けられている。
【００１４】この実施例では、伝熱媒体は、３体（４１）（４２）（４３）が積層されて設置されている。しかし、これらは、ボルト（２２）を操作して、外筒容器体（１０）をマニホールド（２０）から外せば、容易に取り替えられる。そのため、加熱対象のガス類の種類や、流量、温度などに応じて、最適な伝熱媒体を適宜選択して配設することが簡易にできる。
【００１５】なお、中段の伝熱媒体（４２）には、側部から温度検出用のセンサー（５０）が挿入されている。熱源（３０）の直近の温度を基に加熱温度を制御したい場合は、電気ヒーターの内部に、温度検出センサー（５０）を組み込むことも可能である。この実施例では、電気ヒーターの温度を１００℃にして、温度検出センサー（５０）によるガス温度を５０℃まで加熱したが、従来の熱交換器方式に比べて、伝熱効率はおよそ４〜５倍であった。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、本発明の装置によると、小型の形状ながら効率よく加熱することが可能であり、ガス設備に組み込むことが容易である。また、単純な構造であり、容器内の高圧化が容易で、更にガス類の流れが一方向であるため、安定した加熱が行える特徴がある。また、一般に高圧容器は定期的に腐食状態を検査する必要があるが、本発明装置は単純な構造で小型なので、保守点検が極めて容易であり、従って安全性も高い。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１１６７３６
【氏名又は名称】旭エンジニアリング株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１２月４日（２０００．１２．４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９０８９３
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 敏
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１６８５２５（Ｐ２００２−１６８５２５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年６月１４日（２００２．６．１４） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３６８１２８（Ｐ２０００−３６８１２８） |
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