JP2008116020A - ガス貯蔵送出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消化ガスの高密度貯蔵に好適なガス貯蔵送出方法及び装置を提供する。
【解決手段】ステージ１では、各貯蔵ホルダーへの流入量をそれぞれＶ１ｉ＝Ｖａ、Ｖ２ｉ＝Ｖｂとする。また、送出量をＶ１ｏ＝Ｖｂ’、Ｖ２ｏ＝Ｖａ’として一定時間継続運転する。この間、ホルダーＨ１では流入量＞送出量となるためホルダー内圧力Ｐ１が上昇する。これに伴い、送出ガスのＣＯ２濃度は減少し、ＣＨ４の組成比は増加する。これに対して、ホルダーＨ２では流入量＜送出量となるため、送出ガスのＣＨ４組成比は減少する。この結果、混合ガスの組成は両ホルダーから送出されるガス組成変化が相殺されて、均一化される。ステージ２では、両ホルダーに対する流入量、送出量を逆転させ、一定時間継続運転する。これにより、ホルダーＨ２ではＣＨ４組成比が増加する。一方、ホルダーＨ１ではＣＨ４組成比が減少する。ステージ１、ステージ２を１サイクルとして、運転制御を繰り返し行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス貯蔵送出方法及び装置に係り、特に、消化ガスの高密度貯蔵に好適なガス貯蔵送出方法及び装置に関する。

近年、資源有効利用、環境保全に対する社会的要請により、下水処理、畜産廃棄物処理等に伴い発生する消化ガス（バイオガス）の有効利用が求められている。この種の技術に関しては、消化ガスを脱硫・除湿・加圧した後に、吸着材を用いて貯蔵する技術が開示されている（例えば特許文献１）。

しかしながら、消化ガスの主成分であるメタン（ＣＨ４）と二酸化炭素（ＣＯ２）では、ＣＯ２の方が吸着され易く脱着し難いため、容器内圧力に対応して送出ガスの組成が変動するという問題がある。このため、特許文献１では貯蔵圧力を一定範囲に限定することにより、脱着ガスの組成及び熱量変動を小さくする方法を採用しているが、高密度の貯蔵が難しいという問題がある。

組成変動を解消し、かつ、高密度貯蔵を両立させるものとして、吸着貯蔵した消化ガスを脱着して貯蔵容器から追い出す際に、カスケード方式により熱量調整を行う技術が開示されている（例えば特許文献２）。図２１は、この方式によるガス貯蔵送出装置１００を示す。すなわち、吸着材を充填した貯蔵ホルダー１０１からの脱着ガスと、天然ガス等の高熱量ガスを混合器１０５で混合して供給するものである。この場合、熱量調整は、熱量記録調節計１０６からの出力信号に基づき、流量比率調節計１０２によりオリフィス１０３，１０４の開度を調節して、脱着ガスと高熱量ガスの混合比を調節している。
特開２００３−２４０１９５号公報 特開２００１−２１４１７５号公報

しかしながら、特許文献２の方法によれば、消化ガスの他に天然ガス等の高熱量ガスが必須であり、また高度の熱量調整手段が必要となるためコストアップが避けられないという問題がある。

本発明は、このような課題を解決するためのものであって、高熱量ガスや高度の熱量調整手段を必要とすることなく、消化ガス等を高密度貯蔵し、組成変動を抑えて送出可能とするガス貯蔵送出方法及び装置を提供するものである。本発明は、以下の内容を要旨とする。すなわち、
請求項１の発明は、同一圧力において吸着材に対する吸着量及び脱着量が異なる複数成分を含む対象ガスを、該吸着材を充填した複数の貯蔵ホルダーに分散貯蔵し、貯蔵ホルダー下流側で混合して送出するガス貯蔵送出方法であって、各貯蔵ホルダーに対する流入量及び送出量を制御して、貯蔵圧力を適宜調整することにより、貯蔵ホルダーごとに送出ガスのガス組成を異ならしめ、混合後の送出ガスの管理対象物理量を、所望の範囲に制御することを特徴とするガス貯蔵送出方法である。

この場合において、前記対象ガスが、ＣＨ４とＣＯ２を主成分とする消化ガスとすることができる（請求項２）。
ＣＨ４は吸着され難く、脱着し易い。一方、ＣＯ２は吸着され易く脱着し難い。従って、貯蔵ホルダー内圧力が低下する際にはまず脱着し易いＣＨ４が多く送出され、その後脱着し難いＣＯ２が送出されることになるため、圧力低下に伴ってＣＨ４組成比が減少する。また、貯蔵ホルダー内圧力が上昇する際には、吸着され易いＣＯ２が圧力上昇に伴い多く吸着されるため、送出ガスのＣＨ４組成比が上昇する。
本発明は、この原理を利用して、貯蔵ホルダーごとに送出ガスのＣＨ４とＣＯ２の組成比を変化させ、混合後の送出ガスの管理対象物理量を所望範囲に制御するものである。

対象ガスとして、都市ガスを用いることができる（請求項３）。
都市ガス（天然ガス等）を吸着貯蔵し、送出する際にＬＰＧで熱量調整する従来のガス貯蔵・供給システムにおいては、送出する際にガスホルダー内の圧力に応じて熱量が変動するため、ＬＰＧで熱量調整する必要があり、付帯設備が多くなるという問題があった。
本発明によれば、複数のガスタンクから熱量の異なるガスを送出し、混合することで、熱量等をある一定の範囲に制御することができるため、ＬＰＧタンクや熱量調整器が不要の都市ガス供給が可能となる。

さらに、管理対象物理量が、送出ガス熱量であることを特徴とする（請求項４）。
さらに、管理対象物理量が、送出ガス組成変動幅であることを特徴とする（請求項５）。
さらに、管理対象物理量が、ウオッベ指数又はガス燃焼速度指数のいずれか一方又は両方であることを特徴とする（請求項６）。
現在、全国の都市ガスはウオッベ指数及び燃焼速度指数に基づいて１４種類のガスグループに分類され、都市ガス事業者は特定したガス種の都市ガスを供給域内の需要家に対して供給することが、ガス事業法により義務付けられている。ここにウオッベ指数（ＷＩ）は、ガスの発熱量Ｈ（ＭＪ／ｍ３）をガスの空気に対する比重ｓの平方根で割った数値、
ＷＩ＝Ｈ／√ｓ
で表され、ガス機器の完全燃焼性の指標となるものである。
また、燃焼速度指数（ＭＣＰ）は次式で表される。

ここに、Ｓ１、ｆ１はそれぞれ都市ガス中の各可燃性ガスの燃焼速度及び係数、Ａ１は都市ガス中の各可燃性ガスの含有率（体積百分率）、Ｋは減衰係数であって、次式により算出した値である。

式中、α１は、各可燃性ガスの補正係数、ＣＯ２、Ｎ２、Ｏ２は、それぞれガス中の二酸化炭素、窒素、酸素の含有量（体積百分率）である。なお、Ｓ１、ｆ１、α１の具体的数値についてはガス事業法に示されているため、ここでは省略する。
例えば、ＣＨ４を主成分とする１３Ａ都市ガスについては、５２．７≦ＷＩ≦５７．８、３５≦ＭＣＰ≦４７と定められている。従って、本発明により混合後ガスのＷＩ及びＭＣＰをこの範囲に制御することにより、供給域内で機器を良好に燃焼させることができる。

さらに、前記混合後の送出ガスに、高熱量ガスを添加することを特徴とする（請求項７）。

請求項８の発明は、吸着材を充填した複数の貯蔵ホルダーと、同一圧力において該吸着材に対する吸着量及び脱着量が異なる複数成分を含む対象ガスを、各貯蔵ホルダーに分散貯蔵する手段と、貯蔵ホルダー下流側で混合して送出する手段と、混合後の送出ガスの管理対象物理量が所望の範囲内になるように、各貯蔵ホルダーに対する流入量及び送出量を制御する手段と、を備えて成ることを特徴とするガス貯蔵送出装置である。

本発明によれば、吸着材を充填した貯蔵ホルダーを用いて、組成変動を抑制しつつ高密度貯蔵を実現することが可能となった。

以下、本発明の実施形態について、図１乃至２０を参照してさらに詳細に説明する。なお、理解容易化のため各図において同一構成には同一符号を用いて示している。なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。

（第一の実施形態）
図１は、本実施形態に係るガス貯蔵送出装置１Ａの全体構成を示す図である。図２は、消化ガスの貯蔵送出制御フローを示す図である。
図１を参照して、ガス貯蔵送出装置１Ａは内部に吸着材を充填したガスホルダーＨ１、Ｈ２と、消化ガスを各ホルダーに貯留し、供給するための配管群Ｌ１乃至Ｌ６と、ホルダーＨ１，Ｈ２に対するガス流入・流出量制御を行う制御部５と、を備えている。充填吸着材としては活性炭が用いられている。ホルダー上流側配管Ｌ２、Ｌ４経路中にはマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３ａ、３ｂが介装されている。また、ホルダー下流側配管Ｌ３，Ｌ５にはＭＦＣ４ａ、４ｂが介装されている。各ＭＦＣと制御部５間は信号線で接続されており、制御部５からの制御信号により流入・流出量を制御できるように構成されている。
以上の構成により、配管Ｌ１を経由して供給される脱硫・除湿後の消化ガス（主成分ＣＯ２、ＣＨ４）は、配管Ｌ２，Ｌ４に分岐してホルダーＨ１、Ｈ２に導かれ、ホルダー内の圧力、温度におけるそれぞれの平衡吸着量に対応するガス量が吸着される。さらに、ホルダーＨ１、Ｈ２から送出されるガスは、配管Ｌ３，Ｌ５を経由して配管Ｌ６で合流後に不図示の消費機器（例えばガスエンジン・ヒートポンプ）に供給される。

次に、図２をも参照して、本実施形態における消化ガスの貯蔵送出制御フローについて説明する。ステージ１では、各貯蔵ホルダーへの流入量をそれぞれＶ１ｉ＝Ｖａ、Ｖ２ｉ＝Ｖｂとする。また、送出量を、それぞれＶ１ｏ＝Ｖｂ’、Ｖ２ｏ＝Ｖa’とする（ステップＳ１０１）。ここに、Ｖａ＞Ｖｂ、Ｖａ＞Ｖｂ’、Ｖa’＞Ｖｂ’とする。このようにして一定時間（例えば１２時間）継続運転する。この間、ホルダーＨ１では流入量＞送出量となるためホルダー内圧力Ｐ１が上昇する。ＣＯ２とＣＨ４ではＣＯ２の方が吸着され易いので、送出ガスのＣＯ２濃度は減少し、これに伴いＣＨ４の組成比は増加する。一方、ホルダーＨ２では流入量＜送出量となるため圧力Ｐ２が低下し、より多く吸着されていたＣＯ２が送出されるので送出ガスのＣＯ２の濃度が増加する。これに伴いＣＨ４組成比は減少する。各ホルダーの組成が上述のように変動するため、合流後の混合ガスの組成は両ホルダーガス組成変化が相殺されることとなり、変動幅が小さいものとなる。

ステージ２では、両ホルダーに対する流入量、送出量を逆転させる。すなわち、流入量をそれぞれＶ１ｉ＝Ｖｂ、Ｖ２ｉ＝Ｖａとする。また、送出量をそれぞれＶ１ｏ＝Ｖａ’、Ｖ２ｏ＝Ｖｂ’とする（ステップＳ１０２）。この状態でステージ１と同一時間継続運転する。この間に、ホルダーＨ２では流入量＞送出量となるためホルダー内圧力Ｐ２が上昇し、ＣＯ２濃度が減少し、ＣＨ４組成比は増加する。これに対して、ホルダーＨ１では流入量＜送出量となるため圧力Ｐ１が低下し、ＣＯ２濃度が増加し、ＣＨ４組成比は減少する。この場合もステージ１と同様に、合流後の混合ガスの組成は両ホルダーガス組成変化が相殺されて変動幅が小さいものとなる。

図３は、この間のガスホルダーＨ１、Ｈ２に対する流入量、送出量の時間的推移を示した図である。同図において、１サイクルの流入量と送出量の積分値は等しいことが分かる。また図４は、ガスホルダーＨ１、Ｈ２内におけるＣＨ４、ＣＯ２濃度及び混合ガス濃度の時間的推移を概念的に示す図である。
このようにステージ１、ステージ２を１サイクルとして、上述の運転制御を繰り返し行うことにより、吸着材充填貯蔵ホルダーを用いて、組成変動を抑制しつつ高密度貯蔵が可能となる。

なお、本実施形態では、各ホルダーに対する流入量、送出量をＶａ又はＶｂに固定し、一定時間ごとに切り替える態様としたが、これに限らず吸着材の特性・脱着量やガス組成に対応して適宜選択することができる。以下の各実施例についても同様である。

また、本実施形態では流入量、送出量制御にＭＦＣを用いる態様としたが、これに限らず他の方式を採用することができる。例えば図５のガス貯蔵送出装置１Ｂでは、ホルダー内の圧力（Ｐ１・Ｐ２）及び温度（Ｔ１・Ｔ２）を計測し、これに基づいてオリフィス８乃至１１の開度を適宜調節するものである。これにより図２と同様の制御を行うことが可能である。

さらに、図６のガス貯蔵送出装置１Ｃでは、ホルダー上流側についてはガス貯蔵送出装置１Ａと同一であるが、下流側についてはＭＦＣに替えてレギュレータＲ１・Ｒ２、三方弁１２ａ・１２ｂ、ニードル弁１３ａ・１３ｂを用いている。レギュレータＲ１・Ｒ２により、配管Ｌ３，Ｌ５を流れる流量を一定（例えば、それぞれＶａ、Ｖｂ）に制御する。そして、ステージ１ではホルダーＨ１からの送出ガスを、三方弁１２ａ→ニードル弁１３ｂを経由させ、ホルダーＨ２からの送出ガスを三方弁１２ｂ→ニードル弁１３ｂを経由させ、配管Ｌ５で合流させる。ステージ２では三方弁１２ａ、１２ｂを切り替えることにより、ホルダーＨ１からの送出ガスを三方弁１２ａ→配管Ｌ７→ニードル弁１３ｂを経由させ、一方、ホルダーＨ２からの送出ガスを三方弁１２ｂ→配管Ｌ８→ニードル弁１３ａを経由させる。その後、配管Ｌ６で合流させる。このように、ガス貯蔵送出装置１Ｃでは、ホルダー下流側のニードル弁開度をステージ毎に調節することなく、ガス貯蔵送出装置１Ａと同様の制御を行うことが可能となる。

（第二の実施形態）
次に、図７、８を参照して本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、夜間における消費機器不使用を想定した運転制御方法である。
図７は、本実施形態における貯蔵送出制御フローを示す図である。図８は、ガスホルダーＨ１、Ｈ２の流入量、送出量の時間的推移を示す図である。なお、装置の構成は第一の実施形態と同一であるので、図示及び説明を省略する。

図７を参照して、ステージ１では、ホルダーＨ１、Ｈ２への流入量をそれぞれＶ１ｉ＝０、Ｖ２ｉ＝Ｖａに、送出量をそれぞれＶ１ｏ＝Ｖｂ’、Ｖ２ｏ＝Ｖｃ’に設定する（ステップＳ２０１）。この場合、Ｖｂ’＞Ｖａ＞Ｖｃ’とする。この条件で一定時間（例えば１２時間）運転継続する。この間、ホルダーＨ１では送出のみとなるため圧力Ｐ１が低下し、送出ガスのＣＯ２濃度が増加し、ＣＨ４濃度は減少する。これに対して、ホルダーＨ２では流入量＞送出量となるためホルダー内圧力Ｐ２が上昇し、送出ガスのＣＯ２の濃度は減少し、ＣＨ４濃度が増加する。

ステージ２では、流入量はＶ１ｉ＝０、Ｖ２ｉ＝Ｖａを維持し、送出量をＶ１ｏ＝Ｖ２ｏ＝０に変化させる（ステップＳ２０２）。これによりホルダーＨ１では切替時のガス組成が維持され、一方、ホルダーＨ２ではホルダー内圧力Ｐ２がさらに上昇する。

ステージ３では、流入量、送出量をステージ１と逆転させる。すなわち、ホルダーＨ１、Ｈ２への流入量をそれぞれＶ１ｉ＝Ｖａ、Ｖ２ｉ＝０に、ホルダーＨ１、Ｈ２からの送出量をそれぞれＶ１ｏ＝Ｖｃ’、Ｖ２ｏ＝Ｖｂ’に設定する（ステップＳ２０３）。これにより、ホルダーＨ１では流入量＞送出量となり、ホルダー内圧力Ｐ１が上昇して送出ガスのＣＯ２濃度が減少し、ＣＨ４濃度が増加する。一方、ホルダーＨ２では送出のみとなるため、ホルダー内圧力Ｐ２が低下して送出ガスのＣＯ２濃度が増加し、ＣＨ４濃度は減少する。

ステージ４では流入量はそのままＶ１ｉ＝Ｖａ、Ｖ２ｉ＝０を維持し、送出量をＶ１ｏ＝Ｖ２ｏ＝０とする（ステップＳ２０４）。これにより、ホルダーＨ１ではホルダー内圧力Ｐ１がさらに上昇する。一方、ホルダーＨ２では切替時のガス組成が維持される。

このように、ステージ１〜ステージ４を通じて、各ホルダー内の吸着・脱着に伴う組成変動を、混合により吸収して組成変動の少ないガスを供給することが可能となる。
図８に、１サイクルにおける流入量、送出量の時間的推移を示す。本実施形態においても、１サイクルの流入量と送出量の積分値は等しいことが分かる。

（第三の実施形態）
さらに、図９乃至１１を参照して本発明の他の実施形態について説明する。図９は、本実施形態に係るガス貯蔵送出装置２０の全体構成を示す図である。図１０は、本実施形態の消化ガス貯蔵送出制御フローを示す図である。図１１は、１サイクルにおけるガスホルダーＨ１乃至Ｈ３の流入量、送出量の時間的推移を示す図である。

図９を参照して、本実施形態に係るガス貯蔵送出装置２０の構成が、第一の実施形態に係るガス貯蔵送出装置１Ａと異なる点は、吸着材充填ガスホルダーＨ３をさらに備えていることである。また、ガスホルダーＨ３の上流側、下流側にＭＦＣ３ｃ、４ｃを備えている。その他の構成はガス貯蔵送出装置１Ａと同一であるので、重複説明を省略する。

図１０を参照して、ステージ１では、各ホルダー流入量はそれぞれＶ１ｉ＝０、Ｖ２ｉ＝Ｖａ、Ｖ３ｉ＝Ｖａに、送出量はそれぞれＶ１ｏ＝Ｖａ’、Ｖ２ｏ＝Ｖｂ’、Ｖ３ｏ＝Ｖｂ’に設定する（ステップＳ３０１）。この場合、Ｖａ＞Ｖｂ’、
Ｖａ’＞Ｖｂ’とする。この条件で一定時間（例えば１２時間）運転継続する。この間にホルダー内圧力はＰ２、Ｐ３が高く、Ｐ１が低く変化する。これに対応して各ホルダーから送出されるガスのＣＨ４濃度（Ｃ１ｎ：ｎ＝１−３）は、Ｃ１２、Ｃ１３が高く、Ｃ１１が低くなる。

ステージ２では、各ホルダー流入量をＶ１ｉ＝Ｖａ、Ｖ２ｉ＝０、Ｖ３ｉ＝Ｖａに、送出量をＶ１ｏ＝Ｖｂ’、Ｖ２ｏ＝Ｖａ’、Ｖ３ｏ＝Ｖｂ’に変更する（ステップＳ３０２）。この条件で運転継続することにより、ホルダー内圧力はＰ３＞Ｐ１＞Ｐ２となり、これに対応して各ホルダーから送出されるガスのＣＨ４濃度は、Ｃ１３＞Ｃ１１＞Ｃ１２となる。

ステージ３では、各ホルダー流入量をＶ１ｉ＝Ｖａ、Ｖ２ｉ＝０、Ｖ３ｉ＝０に、送出量をＶ１ｏ＝Ｖｂ’、Ｖ１ｏ＝Ｖｂ’、Ｖ２ｏ＝Ｖａ’に変更する（ステップＳ３０５）。この条件で一定時間運転継続することにより、ホルダー内圧力はＰ３＞Ｐ１＞Ｐ２となり、これに対応して各ホルダーから送出されるガスのＣＨ４濃度は、Ｃ１３＞Ｃ１１＞Ｃ１２となる。
以上のステージ１〜ステージ３を１サイクルとして、運転制御が繰り返し行われる。なお、第一の実施形態等と同様に、１サイクルにおける流入量と送出量の積分値は等しい（図１１参照）。

（第四の実施形態）
さらに、図１２、１３を参照して本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、第三の実施形態と同じく３つのホルダー（３塔式）を用い、かつ、第二の実施形態と同様に夜間における消費機器不使用を想定した運転制御方法である。本実施形態の装置構成は第三の実施形態と同一であるので、図示及び説明を省略する。
図１２は、本実施形態における消化ガスの貯蔵送出制御フローを示す図である。図１３は、１サイクルにおける流入量、送出量の時間的推移を示す図である。

ステージ１では、各ホルダー流入量はそれぞれＶ１ｉ＝０、Ｖ２ｉ＝Ｖａ、Ｖ３ｉ＝０に、送出量はそれぞれＶ１ｏ＝Ｖａ’、Ｖ１ｏ＝Ｖｂ’、Ｖ２ｏ＝Ｖｃ’に設定する（ステップＳ４０１）。この場合、Ｖａ＞Ｖｂ’＞Ｖｃ’、
Ｖａ’＞Ｖｂ’＞Ｖｃ’とする。この条件で一定時間（例えば１２時間）運転継続する。この間にホルダー内圧力はＰ２＞Ｐ３＞Ｐ１となり、これに対応して各ホルダーから送出されるガスのＣＨ４濃度（Ｃ１ｎ：ｎ＝１−３）は、Ｃ１２＞Ｃ１３＞Ｃ１１となる。

ステージ２では、流入量はそのままＶ１ｉ＝０、Ｖ２ｉ＝Ｖａ、Ｖ３ｉ＝０を維持し、送出量をＶ１ｏ＝Ｖ２ｏ＝Ｖ３ｏ＝０とする（ステップＳ４０２）。この条件で一定時間運転継続する。これによりホルダーＨ１、Ｈ３では切替時のガス組成が維持され、一方、ホルダーＨ２では流入のみとなるためホルダー内圧力Ｐ２がさらに上昇する。

ステージ３では、各ホルダー流入量をＶ１ｉ＝０、Ｖ２ｉ＝０、Ｖ３ｉ＝Ｖａに、送出量をＶ１ｏ＝Ｖｃ’、Ｖ１ｏ＝Ｖａ’、Ｖ２ｏ＝Ｖｂ’に変更する（ステップＳ４０３）。この条件で一定時間運転継続することにより、ホルダー内圧力はＰ３＞Ｐ１＞Ｐ２となり、これに対応して各ホルダーから送出されるガスのＣＨ４濃度は、Ｃ１３＞Ｃ１１＞Ｃ１２となる。
ステージ４では、流入量はそのままＶ１ｉ＝０、Ｖ２ｉ＝０、Ｖ３ｉ＝Ｖａを維持し、送出量をＶ１ｏ＝Ｖ２ｏ＝Ｖ３ｏ＝０とする（ステップＳ４０４）。この条件で一定時間運転継続することにより、ホルダーＨ１、Ｈ２では切替時のガス組成が維持され、一方、ホルダーＨ３ではホルダー内圧力Ｐ３がさらに上昇する。

さらにステージ５では、各ホルダー流入量をＶ１ｉ＝Ｖａ、Ｖ２ｉ＝０、Ｖ３ｉ＝０に、送出量をＶ１ｏ＝Ｖｂ’、Ｖ１ｏ＝Ｖｃ’、Ｖ２ｏ＝Ｖａ’に変更する（ステップＳ４０５）。この条件で一定時間運転継続することにより、ホルダー内圧力はＰ３＞Ｐ１＞Ｐ２となり、これに対応して各ホルダーから送出されるガスのＣＨ４濃度は、Ｃ１３＞Ｃ１１＞Ｃ１２となる。

ステージ６では、流入量はそのままＶ１ｉ＝Ｖａ、Ｖ２ｉ＝０、Ｖ３ｉ＝０を維持し、送出量をＶ１ｏ＝Ｖ２ｏ＝Ｖ３ｏ＝０とする（ステップＳ４０６）。この条件で一定時間運転継続することにより、ホルダーＨ２、Ｈ３では切替時のガス組成が維持され、一方、ホルダーＨ１ではホルダー内圧力Ｐ１がさらに上昇する。
以上のステージ１〜ステージ６を１サイクルとして、運転制御が繰り返し行われる。
図１１は、１サイクルにおける流入量、送出量の時間的推移を示した図である。同図においても、１サイクルにおける流入量と送出量の積分値は等しい。

（第五の実施形態）
さらに図１４を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態に係るガス貯蔵送出装置３０の構成が、第一の実施形態に係るガス貯蔵送出方法及び装置１Ａと異なる点は、合流後の配管Ｌ６経路中に都市ガス等の高熱量ガス供給配管Ｌ９を備えており、混合器３２において送出ガスに高熱量ガスを添加して供給する点である。混合量は送出ガスの熱量を熱量計３１で計測して、一定熱量となるように制御することができる。これにより、さらなる増熱及び熱量安定化が可能となる。

以下、本発明に基づく各実施例について説明する。
（実施例１）
活性炭を充填した５００ｍｌの貯蔵容器に１１ｍｌ／ｍｉｎで混合ガス(６７％ＣＨ４−３３％ＣＯ２)を流入させ、同時に３１ｍｌ／ｍｉｎで容器よりガスを送出した。図１５（ａ）は、予め同一混合ガスを０．６ＭＰaで貯蔵してある状態から上記操作を行ったときの、圧力変化とＣＨ4濃度の関係を示す図である。圧力低下に伴い、ＣＨ4濃度が低下していることが分かる。この時のＣＨ４濃度の変動幅は７３．８〜５３．８％であった。同図（ｂ）は、同一混合ガスを３２ｍｌ／ｍｉｎで流入させ、１４ｍｌ／ｍｉｎで送出したときのものである。圧力上昇に伴い、ＣＨ4濃度が上昇していることが分かる。この時のＣＨ４濃度の変動幅は７６．７〜５５．７％であった。なお、ＣＨ４濃度の測定には、ガスクロマトグラフィーを用いた。

（実施例２）
ガス貯蔵送出装置１Ａにより第一の実施形態と同様な流量制御を想定して、ＣＨ４濃度の時間的変化をシミュレートした。貯蔵容器（ホルダーＨ１等に対応）は、実施例１と同じ５００ｍｌのものを用いた。試験条件は表１の通りである。図１６は、ステージ１における混合ガス濃度変化推移を示す図である。ＣＨ４濃度の変動幅は、６９．８〜５９．５％であり、送出ガスを混合しない時のＣＨ４濃度変動幅より小さく、ＣＨ４濃度変動抑制効果があることが証明された。

（実施例３）
本実施例は、夜間の消費機器不使用（上述の第三の実施形態に該当）を想定したシミュレーションである。試験条件を表２に、ステージ１における混合ガスの組成変動を図１７に示す。ＣＨ４濃度の変動幅は、７０．８〜６０．２％であった。この場合においても実施例２と同様のＣＨ４濃度変動抑制効果があることが証明された。

（実施例４）
本実施例も実施例３と同じく、送出休止時間帯を想定したシミュレーションである。但し、下限圧を０．１ＭＰａに設定している。試験条件を表３に、ステージ１における混合ガスの組成変動を図１８に示す。ＣＨ４濃度の変動幅は６９．１〜６２．１％となり、さらに変動幅が減少することが分かる。これにより、圧力スイング幅を小さくすることでさらにＣＨ４濃度変動を抑制できることが示された。

（実施例５）
本実施例は、３つの容器（３塔式）を用い、送出休止時間がない実施例である。試験条件を表５に、図１９にステージ１における混合ガスの組成変動を示す。ＣＨ４濃度の変動幅は、７０．３〜６５．９％であり、実施例２（２塔式）と比較してＣＨ４濃度変動抑制効果がさらに増していることが分かる。

（実施例６）
実施例５と同じく３つの容器（３塔式）を用い、送出休止時間帯を想定したシミュレーションである。試験条件を表６に、図２０にステージ１における混合ガスの組成変動を示す。ＣＨ４濃度の変動幅は、６９．５〜６７．２％であり、変動幅がさらに減少することが分かる。

本発明は、下水処理、畜産廃棄物処理等の消化ガスに限らず、複数のガス成分からなる混合ガスを高密度に貯蔵するシステムに広く利用可能である。

第一の実施形態に係るガス貯蔵送出装置１Ａの全体構成を示す図である。 第一の実施形態における消化ガスの貯蔵送出制御フローを示す図である。 第一の実施形態におけるガスホルダーＨ１、Ｈ２の流入量、送出量の時間的推移を示す図である。 ガスホルダーＨ１、Ｈ２内のＣＨ４濃度の時間的推移を概念的に示す図である。 第一の実施形態のバリエーションであるガス貯蔵送出装置１Ｂを示す図である。 第一の実施形態のバリエーションであるガス貯蔵送出装置１Ｃを示す図である。 第二の実施形態における貯蔵送出制御フローを示す図である。 第二の実施形態におけるガスホルダーＨ１、Ｈ２の流入量、送出量の時間的推移を示す図である。 第三の実施形態に係るガス貯蔵送出装置２０の全体構成を示す図である。 第三の実施形態における消化ガスの貯蔵送出制御フローを示す図である。 第三の実施形態におけるガスホルダーＨ１乃至Ｈ３の流入量、送出量の時間的推移を示す図である。 第四の実施形態における消化ガスの貯蔵送出制御フローを示す図である。 第四の実施形態におけるガスホルダーＨ１乃至Ｈ３の流入量、送出量の時間的推移を示す図である。 第五の実施形態に係るガス貯蔵送出装置３０の全体構成を示す図である。 実施例１における容器内の圧力変化とＣＨ4濃度の関係を示す図である。 実施例２における容器内及び混合ガスのＣＨ4濃度変動を示す図である。 実施例３における容器内及び混合ガスのＣＨ4濃度変動を示す図である。 実施例４における容器内及び混合ガスのＣＨ4濃度変動を示す図である。 実施例５における容器内及び混合ガスのＣＨ4濃度変動を示す図である。 実施例６における容器内及び混合ガスのＣＨ4濃度変動を示す図である。 従来のガス貯蔵送出装置１００の全体構成を示す図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，２０，３０ ガス貯蔵送出装置
３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
８〜１１ オリフィス
１２ａ、１２ｂ 三方弁
１３ａ、１３ｂ ニードル弁
Ｈ１〜Ｈ３ 吸着材充填ガスホルダー
Ｌ１〜Ｌ８ 配管
Ｌ９ 高熱量ガス供給配管
Ｒ１，Ｒ２ レギュレータ
ＣＵ コントロールユニット
Ｔ１、Ｔ２ ガスホルダー内温度
Ｐ１、Ｐ２ ガスホルダー内圧力

Claims (8)

1. 同一圧力において吸着材に対する吸着量及び脱着量が異なる複数成分を含む対象ガスを、該吸着材を充填した複数の貯蔵ホルダーに分散貯蔵し、貯蔵ホルダー下流側で混合して送出するガス貯蔵送出方法であって、
   各貯蔵ホルダーに対する流入量及び送出量を制御して、貯蔵圧力を適宜調整することにより、貯蔵ホルダーごとに送出ガスのガス組成を異ならしめ、
   混合後の送出ガスの管理対象物理量を、所望の範囲に制御することを特徴とするガス貯蔵送出方法。
2. 前記対象ガスが、メタン（ＣＨ４）と二酸化炭素（ＣＯ２）を主成分とする消化ガスであることを特徴とする請求項１に記載のガス貯蔵送出方法。
3. 前記対象ガスが、都市ガスであることを特徴とする請求項１に記載のガス貯蔵送出方法。
4. 前記管理対象物理量が、送出ガス熱量であることを特徴とする請求項１乃至３に記載のガス貯蔵送出方法。
5. 前記管理対象物理量が、送出ガス組成変動幅であることを特徴とする請求項１乃至３に記載のガス貯蔵送出方法。
6. 前記管理対象物理量が、ウオッベ指数又はガス燃焼速度指数のいずれか一方又は両方であることを特徴とする請求項１乃至３に記載のガス貯蔵送出方法。
7. 前記混合後の送出ガスに、さらに高熱量ガスを添加することを特徴とする請求項１乃至６に記載のガス貯蔵送出方法。
8. 吸着材を充填した複数の貯蔵ホルダーと、
   同一圧力において該吸着材に対する吸着量及び脱着量が異なる複数成分を含む対象ガスを、各貯蔵ホルダーに分散貯蔵する手段と、
   貯蔵ホルダー下流側で混合して送出する手段と、
   混合後の送出ガスの管理対象物理量が所望の範囲内になるように、各貯蔵ホルダーに対する流入量及び送出量を制御する手段と、
   を備えて成ることを特徴とするガス貯蔵送出装置。

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