JP2003194298A - Ｌｐｇタンク用気化熱供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで設置スペースの心配がなく、更に
爆発の危険のないＬＰＧタンク用気化熱供給装置を提供
すること。 【解決手段】 ＬＰＧタンク８の底面部にコイル組付体
６が取り付けられている。インバータ部４から交流電流
がコイル７に供給されると、ＬＰＧタンク８の底面部に
渦電流が発生し、誘導加熱が行われる。これにより、Ｌ
ＰＧタンク８内の底面部付近のＬＰＧは暖められ、対流
によって上昇するため、ＬＰＧ全体の温度が均一化さ
れ、気化が円滑に行われる。タンク内の温度は４０℃以
上になることが法令により禁止されているので、インバ
ータ制御部１１はタンク温度検出用センサ９Ａによる監
視を行っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タンク内に貯溜さ
れたＬＰＧ（Liquefied Petroleum Gas：液化石油ガ
ス）に対して気化熱を供給するための装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】ＬＰＧは安価で取り扱いが比較的容易な
燃料であるため、一般家庭用としても、製造用としても
広汎に使用されている。このＬＰＧは、貯蔵上及び輸送
上の便宜のために液化されているが、燃料として実際に
用いる場合にはもちろん気化させる必要がある。そし
て、一般家庭用では自然気化によりＬＰＧの気化が行わ
れるのが通常であるが、ＬＰＧの使用量が多い製造用設
備等では、バルク貯槽と呼ばれるＬＰＧタンクに貯溜さ
れたＬＰＧに気化熱を与えて気化させた後、これを供給
ラインを介して負荷側へ供給するようにしている。

【０００３】この場合、ＬＰＧタンク内のＬＰＧを気化
させる方式として種々のものがあるが、代表的なものと
しては、ベーパライザ方式及びヒータ方式がある。ベー
パライザ方式とは、ＬＰＧタンクとは別にベーパライザ
装置を設け、タンクから液の状態で取り出したＬＰＧを
スチーム、温水、その他の熱媒体との間の熱交換により
気化させる方式であり、ヒータ方式とはＬＰＧタンクの
胴体部にヒータを巻き付けてタンクに対する加熱を行う
方式である。両者いずれもタンク内のＬＰＧに対して強
制的に気化熱を与える方式であるが、このような強制的
気化を行う理由は自然気化方式では必要な気化熱を得る
ことができないからである。つまり、ＬＰＧの使用量が
多くなる場合や、冬場など外気温が著しく低下する場合
などはそれに伴って大きな熱量が必要となるため、上記
のようなベーパライザやヒータを用いた強制的気化でな
ければ気化熱が不足することになり、安定したガス供給
を行うことができなくなるからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のベーパ
ライザ方式はベーパライザそのものがかなり大がかりな
装置であり、コストがかかるばかりでなく、広い設置ス
ペースを確保しなければならないという欠点を有してい
る。また、ヒータ方式は、ヒータ自体がそれほど大きな
強度を有するものではないために局部的な劣化が生じ、
局部的な温度上昇等に起因して爆発を誘起する虞がある
という欠点がある。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、低コストで設置スペースの心配がなく、更に爆発
の危険のないＬＰＧタンク用気化熱供給装置を提供する
ことを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として請求項１記載の発明は、ＬＰＧタンクの底
部に取り付けられた誘導加熱用コイルと、前記誘導加熱
用コイルに交流電流を供給するインバータ部と、前記Ｌ
ＰＧタンクの温度を監視しつつ前記インバータ部の周波
数を制御するインバータ制御部と、を備え、前記誘導加
熱用コイルに交流電流を供給したときに、前記ＬＰＧタ
ンクに発生する渦電流に基づく誘導加熱により、前記Ｌ
ＰＧタンクに貯溜されたＬＰガスの液体に対して気化熱
を付与する、ことを特徴とする。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記誘導加熱用コイルは、前記ＬＰＧタン
クの曲面形状に対応した形状の取付面を有するケース部
材に収納され、このケース部材と共にコイル組付体を形
成しており、更に、前記ケース部材は前記取付面に設け
られた永久磁石部材の吸着力により前記ＬＰＧタンクの
底部に取り付け可能なものである、ことを特徴とする。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記ケース部材内部に前記ＬＰＧタンクの
温度を検出するためのタンク温度検出用センサが収納さ
れていると共に、ＬＰＧタンクの外部に周囲温度を検出
するための周囲温度検出用センサが配設されており、前
記インバータ制御部は、これら２つの温度の差が一定と
なるように、前記インバータ部の周波数を制御するもの
である、ことを特徴とする。

【０００９】請求項４記載の発明は、請求項２又は３記
載の発明において、前記ＬＰＧタンクの底部に複数個の
前記コイル組付体が取り付けられている、ことを特徴と
する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は誘導加熱の原理を利用す
ることにより、ＬＰＧタンクを直接の加熱対象としてそ
の内部に貯溜されているＬＰＧに対して気化熱を与えよ
うとするものである。誘導加熱の技術は、材料を加熱す
るための誘導加熱炉や、料理に用いられる調理鍋など他
の分野では広く実施されている技術ではあるが、これま
で本出願人の調査したところでは、ＬＰＧに対して気化
熱を与える手段としては用いられていない。その理由と
しては、ＬＰＧが爆発の可能性のある危険物でありその
容器自体に電流を流すことについての心理的抵抗、ある
いはＬＰＧタンク自体に電流を流すことにより他の計測
機器等に悪影響を与えるのではないか等の虞、更には誘
導加熱が部分的加熱方式であり、また後述するような法
令による温度制限もあることから充分な熱量の供給が不
可であるとの懸念などが、然したる根拠もなく漠然とし
て当業者に存在しており、それ故本発明に係る構成を当
業者が発想できなかったものと推察される。本願発明の
発明者は、このような心理的抵抗、虞、及び懸念を払拭
し、誘導加熱の技術を積極的にＬＰＧに対する気化熱供
給の手段として採用することにより、従来技術の課題を
解決しようとしたものである。

【００１１】図１は本発明の実施形態に係る装置の概略
構成図である。交流電源１に、ダイオード等の整流素子
からなるコンバータ部２の入力側が接続されている。コ
ンバータ部２の出力側は平滑コンデンサ３を介してイン
バータ部４の入力側に接続されており、インバータ部４
の出力側は共振コンデンサ５、及びコイル組付体６のコ
イル７に接続されている。コイル組付体６はＬＰＧタン
ク８の外側底面部に取り付けられるものであり（図１の
図示では、ＬＰＧタンク８は横置きタイプのように見え
るが、縦置きタイプのものであるとする）、取付面はタ
ンク８の曲面形状に対応した形状となっている。そし
て、コイル組付体６の略中央部にはＬＰＧタンク８の温
度検出を行うためのタンク温度検出用センサ９Ａが設け
られている。また、ＬＰＧタンク８にはタンク内圧力を
検出するための圧力センサ１０が設けられており、ＬＰ
Ｇタンク８の外部には周囲温度（外気温度）を検出する
ための周囲温度検出用センサ９Ｂが設けられている。

【００１２】なお、詳しい説明は省略するが、圧力セン
サ１０は使用上の安全を確保するためのセンサであり、
実際には検出圧力が規定値以上になったときに、機械的
にインバータ部４及びインバータ制御部１１の電源をオ
フするようになっている。また、この圧力センサ１０は
実際の制御においては必ずしも常に必要というわけでは
なく、不要な場合もあり得る。

【００１３】インバータ部４は、例えばＩＧＢＴ等のス
イッチング素子により構成されており、これらのスイッ
チング素子はインバータ制御部１１からの制御信号によ
りスイッチング制御されるようになっている。インバー
タ制御部１１は、オペレータからの操作信号に基づく運
転指令を入力して起動されるようになっており、起動後
はタンク温度検出用センサ９Ａ、周囲温度検出用センサ
９Ｂ、及び圧力センサ１０からの各検出信号を監視しな
がらインバータ部４の出力周波数を制御している。

【００１４】図２はコイル組付体６の構成を示す斜視図
である。コイル組付体６は、皿状の樹脂製ケース部１２
と、その内側に嵌装されたコイル７と、コイル７の略中
心部に配設されたタンク温度検出用センサ９Ａと、ケー
ス部１２の取付面１２ａの所定個所に配設された複数個
の強い吸着力を有する永久磁石１４とで形成されてい
る。また、ケース部１２をケーブル１３が挿通してお
り、このケーブル１３がコイル７及び温度センサ９と接
続されている。

【００１５】ＬＰＧタンク８は圧力容器であり、その底
面部は図１に図示されているように曲面形状をなしてい
る。そして、図２に示したケース部１２の取付面１２ａ
はＬＰＧタンク８の底面部の所定位置でこの曲面形状と
一致するような形状に形成されている。これにより、永
久磁石１４のタンク底面部に対する吸着をより確実且つ
強固なものとすることができる。

【００１６】図３は、ＬＰＧタンク８の底面部における
コイル組付体６の取付位置を示す説明図であり、（ａ）
は正面図、（ｂ）は底面図である。図３（ａ）に示すよ
うに、ＬＰＧタンク８は縦置きタイプのものであり支持
脚１５により床面に立設されている。そして、インバー
タ装置１６から交流電流の供給を受けるようになってい
る。このインバータ装置１６は、図１におけるコンバー
タ部２、平滑コンデンサ３、インバータ部４、共振コン
デンサ５、及びインバータ制御部１１等により構成され
るものである。また、この実施形態では、コイル組付体
６の個数を３とし、図３（ｂ）に示すように、正三角形
の各頂点に相当する位置にこれらコイル組付体６を取り
付けているが、コイル組付体６の個数及びその設置位置
は適宜自由に設定することが可能である。このように、
コイル７の数を増減し、設置位置を変更することによ
り、必要な気化熱をバランス良くタンク内に伝達するこ
とができる。

【００１７】次に、本実施形態に係る装置の用い方につ
き説明する。現場作業員は、まず、ＬＰＧタンク８の底
面部にコイル組付体６を取り付けるようにする。このと
き、ケース部１２の取付面１２ａはＬＰＧタンク８底面
部の曲面に沿った形状となっており、また、永久磁石１
４が充分に強い吸着力を有しているので、作業員はコイ
ル組付体６の取付作業を容易に行うことができる。次い
で、作業員はコイル７、タンク温度検出用センサ９Ａ、
周囲温度検出用センサ９Ｂ、及び圧力センサ１０等の配
線作業を完了させた後、インバータ制御部１１に運転指
令を入力させて運転を開始する。

【００１８】これにより、交流電源１からの交流電力は
コンバータ部２で直流電力に変換され、平滑コンデンサ
３で平滑された後インバータ部４に入力される。インバ
ータ制御部１１は、スイッチング制御信号としてのＰＷ
Ｍ信号をインバータ部４のスイッチング素子のゲートに
出力しており、このスイッチング制御によりインバータ
部４からは交流電流が共振コンデンサ５及びコイル７に
出力される。共振コンデンサ５及びコイル７は共振回路
を構成しており、所定の周波数でのインバータ部４のス
イッチングにより最も効率的な誘導加熱が行われる。

【００１９】コイル７に交流電流が流れると、コイル７
に対向するＬＰＧタンク８底面部に渦電流が発生し、底
面部が誘導加熱されることになる。この底面部の誘導加
熱により底面部付近のＬＰＧが温度上昇し対流によって
上昇するため、ＬＰＧタンク８内におけるＬＰＧ全体の
温度が平均化され、ＬＰＧの気化が円滑に行われること
になる。

【００２０】そして、タンク温度検出用センサ９Ａ、周
囲温度検出用センサ９Ｂ、及び圧力センサ１０の検出信
号はインバータ制御部１１に出力されており、インバー
タ制御部１１はタンク温度検出用センサ９Ａ及び圧力セ
ンサ１０の検出信号が所定のレベルを超えないようにイ
ンバータ部４の出力を制御する。つまり、ＬＰＧタンク
８内の温度は４０℃以下に抑えることが法令により義務
づけられているので、タンク温度検出用センサ９Ａ及び
圧力センサ１０の検出信号の上限値は、このような法令
基準を満足するように設定されることになる。

【００２１】この場合、ＬＰＧタンク８の周囲温度もセ
ンシングし、タンク温度と周囲温度との差が一定になる
ように制御すれば、効率良く且つ充分な気化熱を供給す
ることができる。すなわち、ＬＰＧが気化する場合は気
化熱が奪われるが、消費が激しいときは熱の伝達が良く
タンク温度の上昇が少なくなる。つまり、多くの熱量を
供給することができる（コイルに大きな交流電流を流す
ことができる）。一方、消費が少ないときはタンク温度
がすぐに上昇する。したがって、少ない熱量の供給で済
むことになる。このとき、周囲温度を基準としておけば
余分な熱がタンク外に逃げるのを抑えることができ、効
率の良い供給を行うことができる。なお、このときのコ
イル数及びコイル径等は必要な最大気化熱（最大消費
量）により決定される。

【００２２】上述した本発明の誘導加熱方式による気化
熱供給装置は、従来のベーパライザのような大がかりな
装置は必要としないので、コスト的には非常に有利であ
り、また、設置スペースも実質的にはインバータ装置１
６だけの僅かなものとなる。また、従来のヒータ方式の
ように、抵抗発熱体を用いた加熱ではないためにＬＰＧ
タンク８の爆発を招くような危険性はない。

【００２３】更に、作業員等に対する安全に関しても、
本発明に係る誘導加熱方式は有利なものとなっている。
つまり、コイル組付体６のＬＰＧタンク８への取り付け
が万一不充分であり、ＬＰＧタンク８から外れてしまっ
たとしても、単に熱源が無くなるだけであり危険性はな
い。また、コイル組付体６の取り付け個所はＬＰＧタン
ク８の底面部であり、一旦取り付けを完了した場合に
は、通常、作業員その他の人間の体が通電部分に触れる
ようなことは考えられない。

【００２４】なお、本発明では、以下の形態も広く包含
するものとする。すなわち、 （１）図３では、コイル組付体６が縦置きタイプのＬＰ
Ｇタンク８底面部に取り付けられた例を示したが、もち
ろん図４に示すように、横置きタイプのＬＰＧタンク８
の底面部にコイル組付体６を取り付けることも可能であ
る。 （２）上記実施形態では、コイル組付体６が永久磁石１
４の吸着力によりＬＰＧタンク８の底面部に取り付けら
れる例を示したが、接着材等を用いて取り付ける構造を
採用してもよい。 （３）上記実施形態では、コイル組付体６をＬＰＧタン
ク８の底面部のみに取り付ける例を示したが、場合によ
っては、側面部など他の個所に対しても取り付けること
が可能である。 （４）上記実施形態では、共振回路を構成する共振コン
デンサ５とコイル７とが直列接続された例につき説明し
たが、これらが並列接続されたものであってもよい。 （５）上記実施形態ではインバータ部４から出力される
交流電流の周波数については特に言及していないが、実
験結果では数百Ｈｚから数十ＫＨｚの範囲で良好な結果
が得られている。しかし、これらの範囲に限定されるわ
けではない。 （６）図２に示したコイル組付体６では、コイル７及び
タンク温度検出用センサ９Ａ等が樹脂等でモールドされ
てケース部１２内に固定されている形態を想定している
が、場合によってはケース部１２内に収納する形態を取
らずに、コイル７の形状をＬＰＧタンク８の底面部に合
わせて加工し、樹脂等でコイル７を底面部に直接取り付
ける構成を採用することも考えられる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ＬＰＧ
タンクの底面部に取り付けた誘導加熱用コイルに交流電
流を流し、ＬＰＧタンク底面部を誘導加熱することによ
りＬＰガスの液体に対して気化熱を付与する構成とした
ので、低コストで設置スペースの心配がなく、更に爆発
の危険のないＬＰＧタンク用気化熱供給装置を実現する
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る装置の概略構成図。

【図２】図１におけるコイル組付体６の構成を示す斜視
図。

【図３】図１におけるＬＰＧタンク８の底面部における
コイル組付体６の取付位置を示す説明図であり、（ａ）
は正面図、（ｂ）は底面図。

【図４】ＬＰＧタンク８が横置きタイプの場合の底面部
におけるコイル組付体６の取付位置を示す説明図。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ コンバータ部 ３ 平滑コンデンサ ４ インバータ部 ５ 共振コンデンサ ６ コイル組付体 ７ コイル ８ ＬＰＧタンク ９Ａ タンク温度検出用センサ ９Ｂ 周囲温度検出用センサ １１ インバータ制御部 １２ ケース部 １２ａ 取付面 １３ ケーブル １４ 永久磁石 １５ 支持脚

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3E072 AA03 DB03 3K059 AA02 AA07 AA08 AC32 AC33 AD10 CD03 CD14

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＬＰＧタンクの底部に取り付けられた誘導
   加熱用コイルと、 前記誘導加熱用コイルに交流電流を供給するインバータ
   部と、 前記ＬＰＧタンクの温度を監視しつつ前記インバータ部
   の周波数を制御するインバータ制御部と、 を備え、前記誘導加熱用コイルに交流電流を供給したと
   きに、前記ＬＰＧタンクに発生する渦電流に基づく誘導
   加熱により、前記ＬＰＧタンクに貯溜されたＬＰガスの
   液体に対して気化熱を付与する、 ことを特徴とするするＬＰＧタンク用気化熱供給装置。
2. 【請求項２】前記誘導加熱用コイルは、前記ＬＰＧタン
   クの曲面形状に対応した形状の取付面を有するケース部
   材に収納され、このケース部材と共にコイル組付体を形
   成しており、更に、前記ケース部材は前記取付面に設け
   られた永久磁石部材の吸着力により前記ＬＰＧタンクの
   底部に取り付け可能なものである、 ことを特徴とする請求項１記載のＬＰＧタンク用気化熱
   供給装置。
3. 【請求項３】前記ケース部材内部に前記ＬＰＧタンクの
   温度を検出するためのタンク温度検出用センサが収納さ
   れていると共に、ＬＰＧタンクの外部に周囲温度を検出
   するための周囲温度検出用センサが配設されており、 前記インバータ制御部は、これら２つの温度の差が一定
   となるように、前記インバータ部の周波数を制御するも
   のである、 ことを特徴とする請求項２記載のＬＰＧタンク用気化熱
   供給装置。
4. 【請求項４】前記ＬＰＧタンクの底部に複数個の前記コ
   イル組付体が取り付けられている、 ことを特徴とする請求項２又は３記載のＬＰＧタンク用
   気化熱供給装置。