JP2011102635A

JP2011102635A - 液化ガス充填装置

Info

Publication number: JP2011102635A
Application number: JP2009258506A
Authority: JP
Inventors: Masao Sugasawa; 政雄菅澤
Original assignee: TOYO YUKI KK
Current assignee: TOYO YUKI KK
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-05-26

Abstract

【課題】自然冷媒ヒートポンプ給湯機にガスボンベから液化炭酸ガスを充填するような際に、確実に規定量を充填できるようにする。
【解決手段】ガスボンベ２と給湯機３の間に本装置１を配置し、ガスボンベ２から延出する第１供給ライン４を複動式シリンダ６の第１、第２シリンダ室６ａ、６ｂに接続し、給湯機３から延出する第２供給ライン５を複動式シリンダ６の第１、第２シリンダ室６ａ、６ｂに接続する。第１、第２供給ライン４、５の所定箇所に逆止弁１０ａ、１０ｂ、１３ａ、１３ｂを設けることで、ガスボンベ２内の液化ガスが常に給湯機３内と第１、第２シリンダ室６ａ、６ｂ内に流れ込むようにするとともに、複動式シリンダ６で加圧されたガスが給湯機３側にだけ流れ込むようにする。ガスボンベ２内のガス圧と給湯機３内のガス圧が均等化してそれ以上充填できなくなると、複動式シリンダ６を作動させて充填する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自然冷媒ヒートポンプ給湯機が設置される現場においてガスボンベから所定量の液化炭酸ガスを給湯機内に充填することのできる装置に関する。

従来、例えばＬＰＧやＬＮＧなどの液化ガスを一般家庭に供給する場合、業者等が液化ガスを充填した容器を各家庭に配達するのが一般的であるが、大口需要家等の液化ガス容器に直接タンクローリから充填する技術として、タンクローリの充填用ホースの充填口をアタッチメントの一端側に取付け、アタッチメントの他端側を液化ガス容器の充填口に接続するような技術（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
一方、例えば家庭等の自然冷媒ヒートポンプ給湯機に対して冷媒用の液化炭酸ガスを充填するような際、業者等が給湯機を取り外して工場等に持ち帰り、工場等の設備を用いて充填した後、再び家庭等に出向いて設置し直すような方法が一般的である。

特開２００１−３１７６９４号公報

ところで、家庭に設置される自然冷媒ヒートポンプ給湯機に対して冷媒用の液化炭酸ガスを充填する際、設置現場に液化炭酸ガスが充填されるボンベを持ち込んで充填できれば極めて簡単で便利であるが、この場合、運搬可能なボンベの容量等が制約されるのに対し、充填時にはボンベ内に貯留される液化ガスの圧力だけで充填されるため、ボンベ内の内容量が少なくなると、ボンベ内のガス圧と給湯機内のガス圧が均等化してそれ以上充填できなくなり、従来の運搬可能なガスボンベでは必要な規定量まで充填できないという問題があった。

そこで本発明は、ガスボンベ内のガス圧と給湯機内のガス圧が均等化してそれ以上充填できなくなった場合でも、確実に必要量を充填できるようにすることで、給湯機が設置される現場での液化炭酸ガスの充填が行えるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、ガスボンベ内に充填される所定圧の液化炭酸ガスを規定量被供給部に供給するため、前記ガスボンベと被供給部との間に配設される液化ガス充填装置において、この装置として、ピストンによって二つのシリンダ室に区画され且つピストンの往復動によって各シリンダ室から交互に吐出圧を発生することのできる複動式シリンダと、この複動式シリンダの各シリンダ室と前記ガスボンベとの間に連結される第１供給ラインと、前記複動式シリンダの各シリンダ室と被供給部との間に連結される第２供給ラインを設け、前記ガスボンベ内の液化炭酸ガスがガス圧によって常時被供給部内と複動式シリンダの両方のシリンダ室内に流れ込むようにするとともに、前記第１、第２供給ライン及び／又は複動式シリンダの所定箇所に所定数の逆止弁を設け、これら逆止弁によって、前記ピストンで加圧された液化炭酸ガスが前記被供給部に送り込まれ、少なくともガスボンベ側には、逆流しないようにした。

そして、ガスボンベ内のガスが減ることで、ガスボンベ内と被供給部内のガス圧とがほぼ等しくなってそれ以上の充填ができなくなると、複動式シリンダを作動させて加圧した液化炭酸ガスを被供給部に送り込む。このことにより、現場における液化炭酸ガスの規定量の充填作業が可能となる。この際、複動式シリンダの作動は、手動で操作するものでも自動で操作するものでもよいが、ピストンを挟んで両方のシリンダ室内に同圧の液化炭酸ガスが流れ込んでいるため、手動でも比較的軽い力で操作することができる。
なお、逆止弁によって、複動式シリンダのピストンで加圧された側の加圧シリンダ内の液化炭酸ガスが少なくともガスボンベ側には逆流しないようにするが、この際、減圧側のシリンダ室内にも逆流しないようにすることが好ましい。

また本発明では、前記複動式シリンダに対する第１、第２供給ラインの接続ポートを、合計２箇所または合計４箇所とした。
そして、合計２箇所の接続ポートにするときは、ピストンによって区画される二つのシリンダ室にそれぞれ一つの接続ポートを設け、各接続ポートに接続される一本のラインに、第１供給ラインからの入気と第２供給ラインに対する排気の機能を兼ねさせるようにすれば、装置構成が簡素となる。
また、合計４箇所の接続ポートにする場合は、それぞれのシリンダ室に第１供給ラインの入気ラインと第２供給ラインの排気ラインを接続する。またこの場合は、例えば逆止弁を複動式シリンダ側に着脱自在に設けることも可能となり、装置構成のバリエーションが多様化する。

また本発明では、前記第２供給ラインの所定箇所に、流量を調整するための絞り弁を設けるようにした。
このように第２供給ラインの所定箇所に絞り弁を設けることにより、液化炭酸ガスの急激な膨張が避けられ、各供給ライン内等における液化炭酸ガスを液化状態で保持するのに効果があり、充填量を正確にすることができる。

ガスボンベから被供給部に液化ガスを充填する液化ガス充填装置として、ガスボンベ内と被供給部内のガス圧が概ね等しくなった後、複動式シリンダを使用して圧力を高めた液化ガスを被供給部にだけ送り込むようにすることで、例えば自然冷媒ヒートポンプ給湯機が設置される現場にガスボンベを持ち込んで簡単に規定量を充填できるようになり、簡便である。
この際、複動式シリンダに対する接続ポートの数を２箇所にすれば、装置構成の簡素化が図られ、４箇所にすれば、逆止弁を複動式シリンダ側に設けることも可能となる。
また、第２供給ラインの所定箇所に絞り弁を設ければ、各供給ライン内等の炭酸ガスの液化状態を保持するのに有効である。

本発明に係る液化ガス充填装置の第１構成例図である。本発明に係る液化ガス充填装置の第２構成例図である。本発明に係る液化ガス充填装置の第３構成例図である。本発明に係る液化ガス充填装置の第４構成例図である。炭酸ガスの状態図である。

本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
本発明に係る液化ガス充填装置は、例えば、液化炭酸ガスが充填されるガスボンベから被供給部としての自然冷媒ヒートポンプ給湯機に冷媒としての液化炭酸ガスを充填するような際に、ガスボンベ内のガス圧と給湯機内のガス圧が均等化した場合でも、確実に規定量を充填できるようにすることで、給湯機が設置される現場で簡単に液化炭酸ガスの充填が行えるようにしたことを特徴としている。

すなわち、本液化ガス充填装置１の基本的構成は、図１乃至図４に示すように、ガスボンベ２内に貯留される液化炭酸ガスを自然冷媒ヒートポンプ給湯機３に供給するにあたり、給湯機３が設置される現場に、ガスボンベ２や本充填装置１を持ち込んで充填作業が行うことができるようにされ、本装置１は、ガスボンベ２側に接続される第１供給ライン４と、給湯機３側に接続される第２供給ライン５と、これら第１、第２供給ライン４、５に接続される複動式シリンダ６を備えている。

充填装置１の第１構成例は、図１に示すように、前記複動式シリンダ６を手動式ポンプ型のシリンダとし、この複動式シリンダ６には、ピストン７によって区画される第１、第２シリンダ室６ａ、６ｂを設けるとともに、ピストン７を操作するための手動ハンドル８を設け、ピストン７を往復動させることにより、第１、第２シリンダ室６ａ、６ｂの両方から交互に吐出圧を発生させることが出来るようにされている。

また、ガスボンベ２から延出する第１供給ライン４の延出端部は、接続部ａで第２供給ライン５に接続され、給湯機３から延出する第２供給ライン５の延出端部は、接続部ｂで第１供給ライン４に接続され、第１供給ライン４のうち、接続部ｂより下流側となる位置に一対の逆止弁１０ａ、１０ｂが設けられている。そして、これら逆止弁１０ａ、１０ｂの中間の位置から第２シリンダ室連通ライン１１が分岐され、この第２シリンダ室連通ライン１１の延出端部が接続ポート１２で複動式シリンダ６の第２シリンダ室６ｂに連結されている。
そしてこの逆止弁１０ａ、１０ｂは、いずれも第１供給ライン４から流れ出すガスの下流側に向けた流れは許容するが、上流側に向けた流れ（ガスボンベ２側に向けた流れ）は遮断するような逆止弁である。

また、第２供給ライン５のうち、接続部ａと接続部ｂとの間に一対の逆止弁１３ａ、１３ｂが設けられ、これら逆止弁１３ａ、１３ｂの中間の位置から第１シリンダ室連結ライン１４が分岐され、この第１シリンダ室連結ライン１４の延出端部が接続ポート１５で複動式シリンダ６の第１シリンダ室６ａに連結されている。
そしてこの逆止弁１３ａ、１３ｂは、いずれも接続部ｂから給湯機３側に向けたガスの流れは許容するが、反対側に向けた流れは遮断するような逆止弁である。

また、第２供給ライン５のうち、接続部ａより給湯機３側寄りの位置には、圧力計１７や安全弁１８が設けられ、さらに、これより給湯機３寄りの位置には、ライン圧力を測定するゲージマニホールド２０や電磁弁２１が設けられ、この電磁弁２１は、ガスボンベ２の重量を計測する計量器２２から送られる信号によって開閉が制御されるように構成されている。

以上のような充填装置１において、給湯機３とガスボンベ２とを第１供給ライン４、第２供給ライン５を通して接続すると、ガスボンベ２内に貯蔵される液化炭酸ガスはガス圧によって第１供給ライン４や第２供給ライン５を通して給湯機３内に流れ込み、同時に、第１、第２シリンダ室連通ライン１１、１４を通して、第１、第２シリンダ室６ａ、６ｂ内に流れ込む。

そのうち、ガスボンベ２内の内容量が少なくなると、システム内全体の圧力が均等化して、それ以上充填できなくなる。この時点で給湯機３内に規定量が充填されていれば問題はないが、運搬可能なガスボンベ２の容量では規定量を満足することができない。

そこで、本発明では、この時点で複動式シリンダ６を作動させて充填する。この際、第１、第２シリンダ室６ａ、６ｂ内の圧力は、ほぼ一定であるため手動ハンドル８を動かすために過大な力が必要とされず、しかも、加圧された液化炭酸ガスが給湯機３だけに送り込まれ、ガスボンベ２側や、減圧側のシリンダ室６ａ、６ｂ内に逆流することがないため、確実に且つ効率的に充填することができる。
そして、給湯機３内に規定量のガスが充填されると、計量器２２から信号が送られて電磁弁２１が遮断され、充填が完了する。

次に、図２に示す第２構成例について説明する。
この構成例は、前記図１の第１構成例のうち、第２供給ライン５の接続部ａより給湯機３側寄りの位置に、流量を制御するための絞り弁１６を設けたものであり、給湯機３側に向けたガスの流量を制限できるようにされたものである。

ここで、図５は、炭酸ガスの状態図である。この図から明らかなように、気体の炭酸ガスは、圧縮したり、冷却したりすると液体となるが、臨界点（３１．１℃）を越えると、いくら圧力を加えても液化せず、図の沸騰線と溶融線と臨界点で囲まれる領域でだけ液状を呈することがわかる。
そして、通常、ガスボンベ２内に貯留される液化炭酸ガスは、沸騰線上の状態にあり、これらを減圧すると液体は沸騰を始めるとともに、温度が下がってゆき、三重点を下回ると液体は固体（ドライアイス）に変化する。

このことは、ガスが急激に膨張して圧力が下がると、液体が直接気化したり固化する恐れがあることを示しており、第２供給ライン５に配設される絞り弁１６は、手動ハンドル８を急激に操作した場合でも、液化ガスが大量に流れて圧力が急激に低下するのを防止するために設けている。すなわち、この絞り弁１６は、充填装置のライン全体の中で液化炭酸ガスが気化するのを防止して液状状態を保ち、精密に規定量を充填するのに効果的である。

次に、図３に示す第３構成例について説明する。
この構成例は、複動式シリンダ６の第１、第２シリンダ室６ａ、６ｂに、それぞれ２箇所、合計４箇所の接続ポートが設けられる場合の構成例であり、ガスボンベ２から延出する第１供給ライン４の延出端部が２本に分岐されて、それぞれの延出端部が第１、第２シリンダ室６ａ、６ｂのそれぞれの接続ポート２３、２４に連結されるとともに、給湯機３から延出する第２供給ライン５の延出端部が２本に分岐され、それぞれの延出端部が第１、第２シリンダ室６ａ、６ｂのそれぞれの接続ポート２５、２６に連結されている。

そして、各接続ポート２３〜２６近傍には、それぞれ逆止弁１０ａ、１０ｂ、１３ａ、１３ｂが設けられており、第１供給ライン４側の逆止弁１０ａ、１０ｂは、各シリンダ室６ａ、６ｂ内側に向けた流れは許容するが、ガスボンベ２側に向けた流れを遮断するようにされ、第２供給ライン５側の逆止弁１３ａ、１３ｂは、給湯機３側への流れは許容するが、各シリンダ室６ａ、６ｂ内側への流れを遮断するようにされている。この際、それぞれの逆止弁１０ａ、１０ｂ、１３ａ、１３ｂを複動式シリンダ６側に一体的に着脱自在にすることも可能である。
なお、この構成例におけるその他の構成部品等は、前記図１に示す第１構成例の場合と同様であり、同一の部品等には同一の番号を付している。

この場合も、ガスボンベ２内の内容量が減ってガス圧が均一となり、それ以上充填できなくなった時点で、複動式シリンダ６の手動ハンドル８を操作してピストン７を往復動させ、規定量を充填するが、加圧された液化炭酸ガスが給湯機３だけに送り込まれ、ガスボンベ２側や、減圧側のシリンダ室６ａ、６ｂ内に逆流することがないため、確実に且つ効率的に充填することができる

次に、図４に示す第４構成例については、図３に示す第３構成例の第２供給ライン５の接続部ａより給湯機３側寄りの位置に、流量を制御するための絞り弁１６を設けたものであり、その他の構成部品等は、図３の場合と同様であり、前記例と同一の部品等に対しては同一の番号を付している。この場合も、絞り弁１６は、充填装置のライン全体の中で液化炭酸ガスが気化するのを防止して液状状態を保ち、精密に規定量を充填するのに効果的である。

以上のような装置構成により、いずれも、給湯機３が設置される現場に本装置１を持ち込み、ガスボンベ２から直接充填できるとともに、ガスボンベ２内のガス容量が減った場合でも、規定量を確実に充填できるため非常に便利となった。

なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。例えば、以上の各実施例では、複動式シリンダ６を作動させるのに手動ハンドル８を用い、手動で操作するようにしているが、これらを自動化し、自動で操作できるようにしてもよい。

自然冷媒ヒートポンプ給湯機に液化炭酸ガスを充填するような場合に、給湯機設置現場で確実に且つ効率的に規定量を充填できるため、冷媒ガスを充填する業者等における広い普及が期待される。

１…液化ガス充填装置、２…ガスボンベ、３…給湯機、４…第１供給ライン、５…第２供給ライン、６…複動式シリンダ、６ａ…第１シリンダ室、６ｂ…第２シリンダ室、７…ピストン、１０ａ、１０ｂ…逆止弁、１２…接続ポート、１３ａ、１３ｂ…逆止弁、１５…接続ポート、１６…絞り弁、２３、２４、２５、２６…接続ポート。

Claims

ガスボンベ内に充填される所定圧の液化炭酸ガスを規定量被供給部に供給するため、前記ガスボンベと被供給部との間に配設される液化ガス充填装置であって、この装置は、ピストンによって二つのシリンダ室に区画され且つピストンの往復動によって各シリンダ室から交互に吐出圧を発生することのできる複動式シリンダと、この複動式シリンダの各シリンダ室と前記ガスボンベとの間に連結される第１供給ラインと、前記複動式シリンダの各シリンダ室と被供給部との間に連結される第２供給ラインを備え、前記ガスボンベ内の液化炭酸ガスがガス圧によって常時被供給部内と複動式シリンダの両方のシリンダ室内に流れ込むようにするとともに、前記第１、第２供給ライン及び／又は複動式シリンダの所定箇所には所定数の逆止弁が設けられ、これら逆止弁によって、前記ピストンで加圧された液化炭酸ガスが前記被供給部に送り込まれ、少なくともガスボンベ側には、逆流しないようにされることを特徴とする液化ガス充填装置。
前記複動式シリンダに対する第１、第２供給ラインの接続ポートは、合計２箇所または合計４箇所であることを特徴とする請求項１に記載の液化ガス充填装置。
前記第２供給ラインの所定箇所には、流量を調整するための絞り弁が設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液化ガス充填装置。