JP2016161237A - ガス供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気弁１０のガス漏れをなくし、ガス流れの乱れをなくす。【課題手段】空気弁１０とベンチュリーミキサー２０とから成るガス供給装置である。ベンチュリーミキサーは、原料ガスＧと空気弁からの空気ａとを混合するノズル２１及びスロート２２を有する。空気弁の大気に開口する空気取入口１３に副弁４０を設け、その副弁は空気弁の開閉に伴って開閉する。空気弁に連動して副弁が開閉すれば、正圧のかかった状態で空気弁が閉まっても、空気取入口もその副弁で閉じられ、空気弁内に入り込んだガスが、その空気取入口から大気へ放出されることが抑制される。管２４の連結はねじ結合としてガスの乱流を防ぐ。副弁の大気側口に上方に延び空気取入筒５０を設け、空気より重いガスを空気取入筒内に留まらせて、大気への放出を阻止する。【選択図】図１

Description

この発明は、液化石油ガス（ＬＰＧ）等のガスボンベからの原料ガスと空気とを混合して、都市ガス（例えば、１３Ａ、１２Ａ）と同等の燃焼性（ウォツベ指数、燃焼速度）を有する混合ガスを製造するガス供給装置に関する。

この種のガス供給装置は、地震等の自然災害が発生して都市ガスの供給が停止した場合や、導管工事の際、都市ガスの供給を一時的に停止する際等において、その供給停止した都市ガス供給エリアに、供給されていた都市ガスと同等の燃焼性の混合ガスを、前記都市ガスの代用として供給する場合に使用される（特許文献１、同２、同３参照）。
このガス供給装置は、移動式ガス発生設備の一部を構成し、例えば、図５に示すように、原料ガスボンベ（図示せず）から調圧器によって一定圧力に減圧された原料ガスＧが送り込まれて空気弁１０からの空気ａを吸引して混合ガスｇとするベンチュリーミキサー２０を有する構成である。

その空気弁１０は、空気取入室１１を成すケーシング１１ａとダイヤフラム室１２を成すケーシング１２ａとを有し、前者のケーシング１１ａは大気に開口する空気取入口１３を有するとともに、その内部が空気弁１０の弁体１４を介してベンチュリーミキサー２０の下記エジェクター部２５に連通する。後者のケーシング１２ａは、ダイヤフラム１５によって下側のガス印加室１６と上側のばね室１７に区画され、そのガス印加室１６に上記原料ガスＧが取入口１６ａを介して印加され、ばね室１７には調整ボルト１８の先端が当接したばね受け１９ａが設けられ、そのばね受け１９ａとダイヤフラム１５との間にコイルばね１９が介設されている。

また、ベンチュリーミキサー２０は、上記原料ガスＧを噴射するノズル２１と、このノズル２１と同軸のスロート２２を備えた構成であって、そのスロート２２は、入口近傍に絞り部２３が形成され、出口側（図５において左側）に向かって徐々に内径が大きくなっている。スロート２２には同じく徐々に内径が大きくなっている混合管２４がねじ結合によって連結されている。

上記ノズル２１と絞り部２３の間がエジェクター部２５となって、そのエジェクター部２５に上記空気弁１０の弁体１４が臨んでおり、この弁体１４が弁座１４ａから離れると（空気弁１０が開放すると）、空気弁１０の空気取入室１１とベンチュリーミキサー２０のエジェクター部２５が連通する（図３参照）。このため、ノズル２１に原料ガスＧが送り込まれると、エジェクター部２５のベンチュリ効果によって、前記空気弁１０の空気取入室１１から空気ａが吸引されて原料ガスＧと混合する。

このとき、空気弁１０のばね１９の付勢力と原料ガスＧのガス圧との釣り合いによりダイヤフラム１５が上下に撓んで弁体１４の開度（弁座１４ａとの離れ度合い）が調整されてエジェクター部２５に吸引される空気ａの量が調整される。この調整された空気ａと原料ガスＧの混合割合は、ベンチュリーミキサー２０のノズル２１径とスロート２２の内径の面積比で決定され、都市ガスと同等の混合ガスｇとされてサージタンクや直接に需要者への供給管３０に送り込まれる。

その供給管３０と混合管２４との接続は、筒状ソケット３１と接続管３２を介して行っており、供給管３０と接続管３２はそれぞれの端のフランジ３０ａ、３２ａをボルト止めすることによって接続している。

特開２００５−１７７６６５号公報 特許第４６０４１１３号公報 国際公開ＷＯ２０１２／１０１７５５号公報

上記従来のガス供給装置においては、混合ガスｇの背圧を高めた場合、空気弁１０の弁体１４は一つで、空気取入室１１が大気に空気取入口１３を介して開口しているため、その弁体１４の雰囲気は大気に晒されている。このため、この弁体１４の閉まる（空気弁１０が閉弁する）タイミングでは、正圧のかかった状態で空気弁１０が閉まるため（弁体１４が弁座に当接するため）、ガスＧ（ｇ）がその弁体１４と弁座の間を通って空気取入室１１に入り、空気取入口１３から、大気へ放出される恐れがある。

また、ベンチュリーミキサー２０のノズル２１、スロート２２の下流に位置する製造ガス（混合ガス）ｇの混合部分である混合管２４の先端（接続管３２）は、下流側接続部が両フランジ３２ａ、３０ａのボルト締め構造となっているため、管３２、３０とフランジ３０ａ、３２ａの溶接部Ａには段差ｔが生じている。さらに、接続管３２と混合管２４との接続もソケット３１を介して行われており、その接続部Ｂにおいても段差ｔが生じている。
このような段差ｔを有する部分Ａ、Ｂの管２４、３２、３０を流速の速い製造（混合）ガスｇが流れると，この段差ｔとなった部分Ｂ、Ａでその流れの乱れが生じる。この乱流による抵抗が混合ガスｇの流れに影響するため、上流側のベンチュリーミキサー２０におけるエジェクター部２５への空気ａの吸入バランスにも幾分かの影響を及ぼし、空気ａとガスＧとの混合比率に変化が出る。このため、正常の燃焼性（ウォツベ指数及び燃焼速度）とは異なる混合ガスｇを製造する恐れがある。

この発明は、上記の空気弁１０からのガス漏れをなくすことを第１の課題、上記段差ｔによる乱流を抑制することを第２の課題とする。

上記第１の課題を達成するため、この発明は、上記空気弁の大気に開口する空気取入口に副弁を設け、その副弁は前記空気弁の開閉に伴って同様に開閉するものとしたのである。
このように、副弁を設ければ、空気弁の開閉に連動して副弁も開閉するため、正圧のかかった状態で空気弁が閉じても、空気取入室の空気取入口もその副弁で閉められるため、空気弁内に入り込んだガスが、その空気取入口から大気へ放出されることが抑制される。

この発明の構成としては、原料ガスが送り込まれ、空気弁から空気を吸引して混合ガスとするベンチュリーミキサーを有し、そのベンチュリーミキサーは、前記原料ガスと前記空気とを混合するノズル及びスロートを有するガス供給装置において、前記空気弁の大気に開口する空気取入口に副弁を設け、その副弁は前記空気弁の開閉に伴って同様に開閉する構成を採用することができる。
上記ガス供給管は、需要者への直接のガス供給管のみならず、その途中に介設されるサージタンク等への供給管も含む。

この構成において、上記副弁の大気側口に上方に延びる空気取入筒を設ければ、仮に、副弁が閉じるまでに空気弁の空気取入口からガスが漏れても、そのガスは極めて微量である上に、通常、空気より重いため、空気取入筒内に留まり、大気に放出されることはない。その空気取入筒は、漏れ量等を実験等によって把握し、その漏れ量で大気に放出されないように、その高さや容量を適宜に決定する。

上記第２の課題を達成するため、この発明は、管接続部を雄ねじと雌ねじのねじ合わせにより構成し、下流側を雌ねじ、上流側を雄ねじとしたのである。
このように、下流側を雌ねじ、上流側を雄ねじとすれば、雄ねじの接続端に段差が生じても、その段差は小径から大径に移行するものであり、上記段差ｔを有する溶接部Ａやソケット部分Ｂのように、ガス流路に凹部が生じず、ガスが壁に当たることがないため、乱流となりにくい。
このとき、雄ねじ側の管の内周を雌ねじ側の管に向かって徐々に拡径することができ、その際、雄ねじ側の管の内周面を雌ねじ側の管の内周面に至って面一となるようにすれば、上記段差も極力なくすことができて、乱流も生じなくし得る。

この管接続部構造は、上記のガス供給装置に採用することができ、例えば、上記スロートに連結された混合管とガス需要者への供給管とを前者の混合管を雄ネジ、後者の供給管を雌ねじとしてねじ合わせによって連結し、前記混合管の内周面を供給管に向かって徐々に拡径する構成を採用することができる。このとき、上記のように、混合管の内周面を供給管に向かって徐々に拡径して供給管の内周面に至って同一面となるようにすることができる。

この発明は、以上のように、空気弁の大気に開口する空気取入口に副弁を設け、その副弁は前記空気弁の開閉に伴って同様に開閉するように構成したので、微量のガスも極力大気に放出しないものとすることができる。
また、管接続部を雄ねじと雌ねじのねじ合わせにより構成し、下流側を雌ねじ、上流側を雄ねじとした構成としたので、ガス流れの乱れが生じにくく、その乱流による抵抗が混合ガスの流れに影響を及ぼし、ベンチュリーミキサーにおける空気とガスとの混合比率に変化が生じる恐れが極力少なくなる。

この発明に係るガス供給装置の一実施形態の概略断面図 同実施形態の要部拡大断面図 同実施形態の作用説明用概略断面図 他の実施形態の要部断面図 さらに他の実施形態の要部断面図 従来例の概略断面図

この発明に係るガス供給装置の一実施形態を図１〜図３に示し、この実施形態のガス供給装置も、従来と同様に、空気供給手段である空気弁１０と、原料ガスボンベから調圧器によって一定圧力に減圧された原料ガスＧが送り込まれるとともに前記空気弁１０から空気ａが送り込まれるベンチュリーミキサー２０とから成り、異なる部分は、空気弁１０の空気取入口部分と管の接続部分であって、上記と同一物は同一符号で示す。

その空気弁１０の空気取入口部分は、空気取入口１３に副弁４０を設けた点が異なる。その副弁４０は、空気弁１０のケーシング１１ａの空気取入口１３に、二部材４１ａ、４１ｂからなる副弁ケーシング４１の一方の部材４１ａを気密にねじ込み、他方の部材４１ｂに弁座４２を形成し、その弁座４２に弁体４３を接離可能としたものである（図２参照）。
弁体４３は、上記二部材４１ａ、４１ｂの間で挟持された支持板４５に弁軸４６を介して支持されており、その支持板４５は、周囲等間隔に透孔４５ａを有する。
弁軸４６はボス４７を介して支持板４５にその軸方向移動自在に設けられており、そのボス４７と弁体４３の間にコイルばね４８が介設されて、このばね４８によって弁体４３は、常時、弁座４２に当接されて副弁４０は閉じている。
この閉じ状態において、空気取入室１１が負圧となると（大気より低圧になると）、大気圧により、ばね４８に抗して弁体４３が押されて副弁４０が開放される（開弁する）。

副弁ケーシング４１（他方の部材４１ｂ）の大気側空気路は上方に屈曲し、その端に上下方向の空気取入筒５０が溶接等によって設けられている。その空気取入筒５０は、後述の、副弁４０からガスＧが漏れても、そのガスＧが、空気取入筒５０内に留まり、大気に放出されることがない。この空気取入筒５０内のガスＧは、つぎの混合ガスｇの製造が開始されれば、その時の吸引空気ａと共にベンチュリーミキサー２０内に吸い込まれる（吸入される）。
上記空気取入筒５０の先端部は横方向に屈曲して開口しており、これによって、上方から舞い降りる異物の侵入が防止される。また、空気取入筒５０の開口には異物を取り除くフィルターを設ける。

上記接続管３２と混合管２４との接続部分は、雄ねじと雌ねじのねじ合わせにより構成した点が異なり、この実施形態においては、筒状ソケット３１を省略し、ベンチュリーミキサー２０側のフランジ３２ａを接続管３５に設け、その接続管３５にスロート２２に連結した混合管２４をねじ込みによって連結している。
そのねじ込みは、接続管３５が雌ねじ、混合管２４が雄ねじとなって、その雄ねじ部分が供給管３０に至っている。このため、混合管２４の先端と供給管３０の内面との間に段差が生じても、その段差は小径から大径に移行するものであり、上記段差ｔを有する溶接部Ａやソケット部分Ｂのように、ガス流路に凹部が生じず、ガスが壁に当たることがないため、乱流となりにくい。このとき、雄ねじ側の混合管２４の内周面を雌ねじ側の供給管３０に向かって徐々に拡径して雌ねじ側の供給管３０の内周面に至って同一面となるようにすれば、上記段差ｔも極力なくすことができて、乱流も生じなくし得る。

この実施形態のガス供給装置は以上の構成であり、今、図１に示す、空気弁１０が閉じている状態（弁体１４が弁座１４ａに当接した状態）において、図３に示すように、ベンチュリーミキサー２０にＬＰＧボンベから調圧器によって一定圧力に減圧された原料ガス（ＬＰＧ）Ｇが送り込まれると、ノズル２１からのガス吐出によりエジェクター部２５が負圧になってその周りの空気ａがベンチュリ効果によってその流通するガスＧに吸引される。

そのベンチュリーミキサー２０への原料ガスＧの送り込みと同時に、その原料ガスＧが空気弁１０のガス印加室１６に流入して（印加されて）、ダイヤフラム１５がばね１９に抗して上方に撓み、それに伴い、弁体１４が弁座１４ａから離れる（空気弁１４が開放する）。このため、空気弁１０の空気取入室１１とベンチュリーミキサー２０のエジェクター部２５が連通する。このとき、エジェクター部２５の空気が吸引されているため、空気取入室１１内の空気も吸引されて負圧となり（大気より低圧になり）、副弁４０が開放される。

この副弁４０の開放によって、空気取入筒５０から大気（空気）ａが空気弁１０の空気取入室１１を通ってベンチュリーミキサー２０を通るガスＧに吸引混合される。そのガスＧと空気ａの混合割合は、ベンチュリーミキサー２０のノズル２１径とスロート２２の内径の面積比で決定され、原料ガスＧがベンチュリーミキサー２０に送り込まれる間、都市ガスと同等の混合ガスｇが供給管３０等を介して需要者に供給される。
このとき、混合管２４が供給管３０にねじ結合され、その混合管２４の内周が供給管３０に向かって徐々に拡径してその供給管３０の内周面に至って同一面となっているため、その流通過程において乱流が生じにくい。このため、乱流による混合ガスｇの流れに影響が生じず、上流側のベンチュリーミキサー２０におけるエジェクター部２５への空気ａの吸入バランスへの影響もなく、空気ａとガスＧとの混合比率に変化が生じにくい。

原料ガスＧのベンチュリーミキサー２０への送り込みが止まれば（混合ガスｇの製造が止まれば）、空気弁１０のダイヤフラム１５へのガス印加も止まり、ダイヤフラム１５がばね１９の付勢力によって下方に撓み、それに伴い、空気弁１０の弁体１４が弁座１４ａに当接する（空気弁１０が閉じる）。このため、空気取入室１１の負圧状態が解消し、副弁４０は、ばね４８の付勢力によって弁体４３が弁座４２に当接して閉じる（図２の状態となる）。

図４Ａ、同Ｂには、他の各実施形態を示し、この各実施形態は、副弁４０の開閉を上下方向とし、副弁ケーシング４１の流路は空気取入口１３から側方に延ばして下方に開口した形状とし、その副弁ケーシング４１の開口にニップル５１、エルボ管５２を介して上記空気取入筒５０を接続した構成である。これらの場合、ニップル５１とエルボ管５２の管路によって副弁４０から漏れ出たガスＧを貯留できれば、空気取入筒５０は省略できる。この場合、ニップル５１とエルボ管５２の管路によって、特許請求の範囲にいう「空気取入筒５０」を構成することとなる。何れの場合にも、大気への開口（空気取入筒５０又はエルボ管５２の開口）には異物を取り除くフィルターを設ける。図中、４５’は弁軸４６のボス付支持板であって、副弁ケーシング４１の一部を形成している。

この各実施形態のガス供給装置も、同様に、ベンチュリーミキサー２０に原料ガスＧが送り込まれると、ノズル２１からのガス吐出により空気ａがガスＧに吸引され、その作用と同時に、空気弁１０が開放するとともに、副弁４０も開放される（鎖線状態）。
この副弁４０の開放によって、空気取入筒５０から大気（空気）ａがベンチュリーミキサー２０を通るガスＧに吸引混合され、都市ガスと同等の混合ガスｇが供給管３０等を介して需要者に供給される。
原料ガスＧのベンチュリーミキサー２０への送り込みが止まれば、同様に、空気弁１０が閉じるとともに、副弁４０も閉じる。

上記各実施形態においては、副弁４０を有する空気弁１０と、段差ｔを無くした管接続構造を共に有する構成としたが、一方のみの構成を有するものとすることができる。例えば、図５で示した従来のガス供給装置において、上記各実施形態の副弁４０を有する空気弁１０の構造としたり、同実施形態の混合管２４と供給管３０の接続構造としたりすることができる。
また、空気取入口１３は、左右２つに限らず、１つ、又は３つ以上と任意であり、その各空気取入口１３に副弁４０を設ける。

このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図されることは勿論である。

１０ 空気弁
１１ 空気弁の空気取入室
１１ａ 同ケーシング
１２ 同ダイヤフラム室
１２ａ 同ケーシング
１３ 同空気取入口
１４ 同弁体
１４ａ 同弁座
１５ 同ダイヤフラム
１６ ダイヤフラム室のダイヤフラムで区画された下側のガス印加室
１７ 同上側のばね室
１８ 同ばね調整ボルト
１９ 同ばね
２０ ベンチュリーミキサー
２１ ベンチュリーミキサーのノズル
２２ 同スロート
２３ 同絞り部
２４ 同混合管
２５ 同エジェクター部
３０ ガス供給管
４０ 副弁
５０ 空気取入筒
５１ ニップル
５２ エルボ管
Ｇ 原料ガス
ａ 空気
ｇ 混合ガス

Claims (3)

1. 原料ガス（Ｇ）が送り込まれ、空気弁（１０）から空気（ａ）を吸引して混合ガス（ｇ）とするベンチュリーミキサー（２０）を有し、そのベンチュリーミキサー（２０）は、前記原料ガス（Ｇ）と前記空気（ａ）とを混合するノズル（２１）及びスロート（２２）を有するガス供給装置であって、
   上記空気弁（１０）の大気に開口する空気取入口（１３）に副弁（４０）を設け、その副弁（４０）は前記空気弁（１０）の開閉に伴って同様に開閉することを特徴とするガス供給装置。
2. 上記副弁（４０）の大気側口に上方に延びる空気取入筒（５０）を設けたことを特徴とする請求項１に記載のガス供給装置。
3. 請求項１又は２に記載のガス供給装置において、上記スロート（２２）に連結された混合管（２４）とガス需要者へのガス供給管（３０）とを前者の混合管（２４）を雄ネジ、後者の供給ガス管（３０）を雌ねじとしてねじ合わせによって連結し、前記混合管（２４）の内周面を前記ガス供給管（３０）に向かって徐々に拡径することを特徴とするガス供給装置。

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