JP2557092B2 - 混合ガスの充填貯蔵方法及びその装置 - Google Patents

混合ガスの充填貯蔵方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、全体として、着臭した天然ガスのような多
成分ガス又はその他の多成分気体燃料を、内部に吸着材
を有する貯蔵容器に吸着状態に貯蔵する方法及びその装
置に関する。より具体的には、本発明は、貯蔵容器に吸
着状態にて貯蔵する前後を問わず、多成分ガスの少なく
とも1成分の濃度が、他の成分の濃度に対し所定の最低
値に概ね維持されるようにする方法及びその装置に関す
るものである。
従来の技術 最近、気体燃料及びその他のガスの貯蔵技術分野にお
いて、表面積の大きい収着材を使用すれば上記のような
ガスの貯蔵容量は比較的低圧にて著しく増大させ得るこ
とが明らかにされている。その結果、各種の乗物及び乗
物以外の分野において、、可搬式及び非可搬式の気体燃
料貯蔵装置が利用されるに至っている。かかる例は、米
国特許第4,531.558号,第4,523,548号及び第4,522,159
号並びに1985年11月13日出願の米国特許出願第797,438
号(これらは全て、本出願の出願人が譲受人となってお
り、その開示内容は、本明細書の一部としてある)に詳
細に開示されている。
発明が解決しようとする課題 上述の気体燃料の貯蔵システム及び装置は、極めて有
利であることが確認されているが、貯蔵のため収着材を
使用する結果、安全性を図るため、又は特定の用途上、
必要もしくは望ましいと考えられる理由でかかる気体燃
料に添加される着臭剤、その他の望ましい添加物又は成
分が収着除去されることになることが多い。
多成分ガスの着臭剤及びその他の望ましい成分が上記
のように収着されることは、望ましくない。かかる吸着
は、着臭剤、添加物、又はその他の望ましい成分が、気
体燃料、その他のガスの他の成分に比較し、収着材によ
って優先的に収着(吸収又は吸着)され易い重質の長鎖
状成分を含有することが多いからである。その結果、か
かる収着され易い成分が貯蔵容器に供給された気体燃料
又はその他のガス中に望ましい所定の最小濃度にて存在
する場合であっても、こうした成分は貯蔵タンク又は容
器内で優先的に収着されるため、貯蔵したガスを使用す
る場合、貯蔵容器から供給するとき、これら成分は著し
く除去され、又は、少なくとも、望ましくない程低い値
にまで低下する。
このため、多成分ガスを貯蔵容器内に収着状態にて貯
蔵させる前後を通じ、多成分ガスの優先的に収着される
成分がその所定の最小量又は濃度を概ね維持し得るよう
にした収着式ガス貯蔵装置及びその方法の開発が要望さ
れている。
課題を解決するための手段 本発明は、所定の収着材を内蔵した容器内に混合ガス
(以下、多成分ガスともいう。)を収着させて貯蔵し、
また、この容器から前記混合ガスを適宜解放させるため
の方法及び装置に関する。ここで、混合ガスとは、少な
くとも二種類の成分を含み、かつ、第1成分の量は第2
成分の量よりも遥かに少ない最小限の所定量であるにも
拘わらず、第1成分が第2成分よりも優先的に収着材に
収着されるようなガスをいう。混合ガスの例としては、
数種類の臭気物質を混入させた天然ガス等を挙げること
ができる。そして、ここにいう第1成分とは、天然ガス
を例にとれば、天然ガスに混入された純粋な臭気物質
(着臭剤)を指し、この場合、天然ガスは第2成分であ
る。
本発明の方法及び装置は、容器内に一旦貯蔵された混
合ガスが容器から解放されるとき、第1成分が収着材に
優先的に収着されることによって、混合ガスから第1成
分が実質的に取り除かれることを防止し、解放された混
合ガスが常に所定量の第1成分を含むようにすることを
目的とする。
着臭剤が混入された天然ガスを例にとれば、本発明の
目的は、収着剤が臭気物質を選択的に保持してしまう結
果、混合ガスの解放時に臭気物質が混合ガスに十分に混
合された状態で解放されないという、従来技術の欠点を
解消することにあり、この目的は、本願の特許請求の範
囲第1項及び第8項に記載した方法及び装置によって達
成される。
具体的には、本発明の方法及び装置は、収着材を内蔵
した容器に混合ガスを圧入する前に、臭着物質等の第1
成分を所定圧力で容器に導入し、これによって、容器に
内蔵された収着材に所定量の第1成分を予め収着させ
る。混合ガスを構成する成分のうち、収着材に優先的に
収着される傾向を有する第1成分を容器内の収着材に予
め収着させることにより、容器に第1成分を導入した後
に混合ガスを導入しても、混合ガスの第1成分は所定量
以上は収着材に収着されない。したがって、容器から混
合ガスを解放させた時、解放された混合ガス中には所定
量の第1成分が残存し、残存した第1成分は所期の機能
を果たすことができる。
本発明によれば、多成分ガスを収着状態に貯蔵し、か
つそのガスの特定の成分の最小量又は濃度を概ね維持し
ながら、内部に所定の収着材を有する容器からその多成
分ガスを選択的に放出させる方法及びその装置が提供さ
れる。
かかる方法及び装置において、所定の収着材によって
優先的に収着される多成分ガスの第1の成分は、第2の
成分の量より著しく小さい所定の最小量又は濃度にて多
成分ガス中に存在している。先ず、容器内の収着材に予
備貯蔵量の第1の成分を所定の第1の圧力にて飽和状態
に収着させる。次いで、貯蔵せんとする多成分ガスを加
圧して容器内に導入し、容器は上述の所定の第1の圧力
より高い所定の第2の圧力まで加圧する。これにより、
多成分ガスの第1及び第2の成分が容器内の収着材に収
着状態に収着される。
貯蔵し、加圧した多成分ガスを容器から選択的に放出
させると、内部の収着材は、多成分ガスを放出させ、こ
の貯蔵ガスが放出される間、容器内の圧力は低下する
が、第1の成分は少なくとも上述る所定の量又は濃度に
て存在する。所定の第1の圧力により、希望する第1の
成分は収着材に予備貯蔵状態に飽和されるため、かかる
優先的に収着される第1の成分の濃度は、ガス使用シス
テム、その他の用途に使用する目的にて、貯蔵容器から
吸引される多成分ガス中にて概ね希望の値に維持するこ
とが出来る。
本発明の1つの好適実施態様において、収着材を収着
状態に飽和させる上記所定の第1の圧力は、大気圧に略
等しくするが、特定の用途では、他の圧力とすることも
出来る。このように、内部に貯蔵する目的にて、多成分
ガスを貯蔵容器内に導入したとき、このガスは、好適な
所定の第1の大気圧より高い所定の第2の圧力に加圧さ
れる。予備貯蔵する量の第1の成分は、ガス状にて収着
状態に飽和されるよう収着材に導入することが望まし
い。しかし、かかる第1の成分は、所定の第1の飽和圧
力より低い蒸気圧であることが多いため、かかる成分
は、液体状態にて導入し、収着材が、ガス状態にて第1
の成分を収着状態に保持するようにすることも出来る。
又、本発明の好ましい実施態様において、収着材を貯
蔵容器内に位置決めした後、収着材は、上述の方法にて
収着状態に飽和させる。しかし、別の態様として、特定
の用途に必要又は望ましいと考える場合、かかる収着状
態の飽和は、収着材を貯蔵容器内に位置決めするか、又
は、その他容器と関係させる前に、行うことが出来る。
本発明の上記以外の目的、及び特徴は、添付図面を参
照しながら以下の詳細な説明及び特許請求の範囲の記載
を読むことによって理解出来よう。
実施例 第1図乃至第3図は、本発明の方法に利用する収着式
ガス燃料貯蔵容器及び方法の実施例を示す図である。当
業者は、添付図面及び特許請求の範囲の記載から、本発
明の基本的考えは、図示した特定の実施態様以外の収着
式ガス貯蔵システムにも同様に適用可能であることが容
易に理解出来よう。この点に関し、図面は、配管又はそ
の他のガスシステムからの天然ガスの漏洩、その他望ま
しくない放出を検出し得るよう、着臭剤を所定の低濃度
にて添加した、着臭された天然ガスの貯蔵に本発明を適
用する1例を示すが、本発明は、この特定の実施例にの
み限定されるものではない。
第1図を参照すると、貯蔵容器10は、この貯蔵容器10
内に導入した多成分ガスを収着状態に貯蔵する収着材12
を内部に備えている。この収着材12は、例えば、活性
炭、ゼオライト、シリカゲル又は粘土のような収着物質
にて構成することが望ましいが、当業者に公知の他の各
種の収着材を使用することも出来る。
この貯蔵容器10は、又、圧力計16、閉止弁18、及び入
口/出口継手20を設けた入口/出口装置14を備えてい
る。この入口/出口装置14により、閉止弁34及びガス供
給継手36を設けたガス供給導管又は配管32を介して、貯
蔵容器をガス供給源30に流体連通状態に選択的に脱着さ
せることが出来る。このガス供給継手36は継手30と選択
的に脱着させることにより、ガス供給源と貯蔵容器10間
を流体連通させ得るようにしてある。
同様に、着臭剤源40、その他、多成分ガスの成分供給
源は、閉止弁44及び着臭剤供給継手46を設けた着臭剤供
給導管又は配管42を備えている。この着臭剤供給継手46
は同様に継手20と選択的に脱着させ、着臭剤供給源40と
貯蔵容器10間を流体連通させ得るようにしてある。天然
ガスに一般に使用する好適な着臭剤は、ジメチル硫化物
(DMS)、テトラハイドロチオレン(THT)、第3ブチル
メルカプタン(TBM)、又はその組合体もしくはその混
合体であるが、メルカプタン又は硫化物を含む、上記以
外の公知の着臭材を使用することも出来る。
同様にして、この装置は、望むならば、真空導管又は
配管24、閉止弁26及び真空供給継手28を有する真空装置
22又は減圧装置22を備えることが出来、またこうするこ
とが望ましい。真空供給継手は、継手20に脱着可能に接
続可能とし、望むならば、以下により詳細に説明するよ
うに、収着材12を予備貯蔵状態に飽和させる前、容器10
を減圧させ得るようにすることが出来、またこうするこ
とが望ましい。
さらに、望むならば、着臭剤を予備貯蔵状態に飽和さ
せる前、収着材は、上記減圧中、加熱装置38によって加
熱することが出来、またこうすることが望ましい。かか
る加熱によって、その以前に収着材12に収着された望ま
しくない汚染物質、その他の物質が放出され、収着材の
有効貯蔵容量を増大させることが出来る。
供給源から供給された着臭剤、又は多成分ガスの他の
成分は、天然ガス(主としてメタン)又は他の多成分ガ
スの他の成分と比較した場合、一般により重質でより長
鎖状の物質であるため、収着材12は、各種貯蔵圧力時、
メタンよりもはるかに大量(容量又は質量)の着臭剤を
等温状態に貯蔵することが出来る。同様に、純粋の着臭
剤の貯蔵容量は、着臭剤とメタン、即ち、供給源30から
供給された着臭天然ガスの混合体よりもはるかに急激に
貯蔵圧力によって変化する。この現象は、第2図に略図
で示してあり、この図において、純粋の着臭剤、着臭し
た天然ガス、及びメタンの各種の等温曲線が、それぞれ
参照数字48,50及び52で示してある。
上述の優先的な収着貯蔵現象のため、着臭した天然ガ
スを供給源30から貯蔵容器10内に導入した場合、収着材
12は、天然ガス装置又はその他の天然ガスシステムで使
用する目的にて、貯蔵する着臭天然ガスを貯蔵容器から
放出させたとき、着臭天然ガス中の着臭剤を収着し、か
つ保持することになる。この作用は、望ましくない。そ
れは、ガス使用システム内の天然ガスの漏洩又はその他
の望ましくない放出を検出するためには、低濃度、典型
的には、約2PPM乃至約10PPMの範囲の着臭剤を添加する
ことが必要で、かつ望ましいからである。
従って、本発明によると、貯蔵容器10は、最初(真空
装置22を貯蔵容器10に接続することより)、大気圧以
下、望ましくは、概ね絶対圧力ゼロの低圧まで減圧し、
又は排気することが望ましい。さらに、収着材12は、上
述のような減圧の間、加熱することが望ましい。次い
で、着臭剤供給継手46を継手20に着脱可能に接続し、閉
止弁18,44を開放し、圧力により供給源から貯蔵容器10
に純粋の着臭剤を導入することが出来る。
供給源40から着臭剤を最初に予備貯蔵充填すること
は、概ね大気圧に等しい圧力までの圧力下にて行い、貯
蔵容器10内の収着材12は、概ね大気圧にて収着状態に飽
和されるようにすることが望ましい。かかる飽和は、勿
論、完全な飽和状態である必要はなく、収着材は、所望
の量の着臭した天然ガスを高圧で貯蔵し得る一部飽和状
態にする。次いで、閉止弁18,44を閉じ、着臭剤供給継
手46を継手20から外す。これで、貯蔵容器10は、純粋の
着臭剤の予備貯蔵飽和状態となり、かくて、供給源30か
ら供給される着臭した天然ガスの貯蔵に使用することが
出来る。
収着状態に貯蔵し、その後、使用するため、貯蔵容器
10に着臭した天然ガスを装填する場合、ガス供給継手36
を継手20に脱着可能に接続し、閉止弁18,34を開放し、
圧力によって供給源30から貯蔵容器10に着臭した天然ガ
スを導入する。上記のように、着臭した天然ガスを供給
源30から貯蔵容器10まで圧力を利用して導入すること
は、十分な量の着臭した天然ガスが希望する所定の貯蔵
圧力にて貯蔵されるまで続けられる。この貯蔵圧力は、
収着材12を以前収着状態に飽和させた好適な大気圧力よ
り著しく高い圧力であり、このため、供給源30から供給
される着臭した天然ガスを貯蔵容器10内に貯蔵すること
が出来る。かかる貯蔵中、高圧のため、収着材は供給源
30から供給される着臭した天然ガスの着臭剤及びメタン
成分の双方を収着状態に貯蔵することが出来る。供給源
30から供給される着臭した天然ガスを貯蔵装填し終え、
着臭した天然ガスが希望の所定の貯蔵圧力にて収着状態
に貯蔵されたならば、閉止弁18,34を閉じ、ガス供給継
手36を継手20から外す。
その後、貯蔵した着臭天然ガスを使用する場合、継手
20はガス使用装置又はその他のガスシステムに脱着可能
に接続することが出来、又、閉止弁18を開放し、貯蔵し
た着臭した天然ガスを貯蔵容器10から脱収着状態に放出
させ、使用することが出来る。かかる放出中、貯蔵容器
10内の着臭した天然ガスの圧力は低下し、貯蔵容器10内
の収着材12は、第2図の等温曲線で示すように、着臭し
た天然ガスの着臭剤及びメタン成分の双方を放出させ
る。着臭剤が着臭した天然ガス中に所定の最小濃度にて
存在する状態での上記放出は、圧力が貯蔵圧力から大気
圧力近くまで低下するときに生じる。これは、貯蔵容器
10内の収着材12が大気圧にて収着状態に保持することの
出来る略全ての純粋な着臭剤によって既に飽和されてい
るため、着臭した天然ガスが貯蔵容器10から放出される
間、着臭した天然ガスの混合体は脱収着、放出されるの
である。
放出中、各種圧力時における着臭した天然ガスの濃度
は、低下する圧力が大気圧に近づくのに伴い、僅かに増
大する傾向のあることが確認されている。しかし、当業
者なら容易に認識し得るように、着臭した天然ガスの濃
度は、典型的に約2PPM乃至約10PPMの範囲内で変化する
が、これは許容し得る程度である。このように、供給源
30から貯蔵容器10内に圧力を利用して導入された着臭天
然ガスが、希望する許容濃度の着臭剤を含有する限り、
完全に装填された貯蔵容器10から放出された着臭天然ガ
スの着臭剤の濃度は、希望する最小値に近く、このた
め、低下する圧力が大気圧に近づくのに伴う僅かの濃度
変化は、上記許容範囲内にあることが分かった。
貯蔵容器10内の収着材12は、収着材12を貯蔵容器10内
に位置決めした後、予備貯蔵量の着臭剤により飽和させ
ることが望ましいが、かかる貯蔵前の収着状態の飽和
は、飽和された収着材を貯蔵容器10と流体連通又は流体
流動状態に位置決めする前に行ってもよい。この2つの
配設状態は、第3図に示してあり、この場合、貯蔵容器
10と同様の貯蔵容器110には、第1図に示したと同様の
方法により予め収着材が装填されている。収着材飽和カ
ートリッジ160が貯蔵容器110と流体連通状態に接続され
ており、内部には所定の量の収着材が入っている。収着
材飽和カートリッジ160は、上述の入口/出口装置14と
略同一の入口/出口装置114と貯蔵容器110間に流体連通
状態に位置決めすることが望ましい。
上述のように接続する前、収着材飽和カートリッジ16
0は、概ね大気圧以下の低圧まで排気し、その後、第1
図に示した好適な装置に関して説明したと同様の方法に
より、純粋の着臭剤により収着状態に飽和させることが
望ましい。かくて、上述の方法にて、供給源30(第1図
参照)から着臭した天然ガスが圧力を利用して導入され
ると、圧力の増大により収着材飽和カートリッジ160内
の収着材112は、供給源40から供給される純粋の着臭剤
をより多く収着状態に保持することが出来る(第1図参
照)。貯蔵容器110が完全に装填され、貯蔵した着臭天
然ガスを使用のため放出したならば、貯蔵容器110及び
収着材飽和カートリッジ160内の圧力は、これに対応し
て低下し、収着材飽和カートリッジ160内の収着材112を
して純粋の着臭剤を天然ガスの放出流中に放出させ、か
くて、着臭剤の希望する最小濃度が維持された状態にて
着臭した天然ガスを放出させる。
当業者なら容易に理解し得るように、内部に飽和させ
た収着材を備えるカートリッジ160を利用して、着臭剤
又はその他の希望する物質を予め着臭しなかったガス
流、あるいは、予めかかる物質を含有していないガス中
に放出させることも可能である。
上記第1図乃至第3図に示した本発明の何れの実施態
様においても、収着材12又は112は、供給源40から供給
された予備貯蔵量の着臭剤を収着状態にて飽和させるこ
とが出来る。この場合、純粋な着臭剤が優先的に収着さ
れるよう導入し、収着してガス状、あるいは、液体状態
に飽和するようにする。純粋の着臭剤の蒸気圧は、典型
的に、大気圧より著しく低いため、液体状態の上記導入
の結果、着臭剤は少なくとも一部分ガス状態にて収着材
12又は112によって収着、飽和される。特定の用途にお
いては、迅速化及び便宜化を図るため、上記のような液
体状体にて導入することが望ましい。
上記説明及び開示は、本発明の実施例を説明するもの
である。当業者は、上記説明、添付図面及び特許請求の
範囲の記載から、特許請求の範囲に記載した本発明の精
神及び範囲から逸脱することなく、幾多の変形例、応用
例及び変更が可能であることが容易に理解し得るであろ
う。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるガス貯蔵装置及びその方法の1例
を示す、図解図、 第2図は収着材に吸収させた各種のガスの圧力と貯蔵量
の関係を示す、1連の曲線図、及び 第3図は本発明の別の実施態様を示す、拡大詳細図であ
る。 10:貯蔵容器、12:収着材 14:入口/出口装置、16:圧力計 18:閉止弁、20:入口/出口継手 22:真空装置、30:天然ガス供給源 32:配管、34:閉止弁 36:ガス供給継手、38:加熱装置 40:着臭剤源、44:閉止弁 46:着臭剤供給継手
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケネス・スティーブ・クザーウィンスキ アメリカ合衆国ミシガン州48224,デト ロイト,ベッドフォード・アベニュー 5560 (56)参考文献 特開 昭47−25201(JP,A) 特開 昭60−1287(JP,A) 特開 昭62−278770(JP,A) 特公 昭42−15382(JP,B1) 実公 昭37−7443(JP,Y1)

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸着性が異なる複数成分の混合ガスを貯蔵
    し、所定範囲の混合比の混合ガスを徐々に取り出すため
    の混合ガスの貯蔵方法であって、 a) 所定量の吸着材を装填したガス貯蔵容器に、吸着
    性が最も高い第1の成分ガスを第1の所定圧力下で充填
    して飽和状態まで吸着させ、 b) 次いで、上記第1の所定圧力よりも高い第2の圧
    力で、第1の成分ガスと他の成分ガスとの混合ガスを充
    填する、 ことを特徴とする、混合ガスの充填貯蔵方法。
  2. 【請求項2】前記第1の所定圧力は概ね大気圧である、
    請求項1に記載の充填貯蔵方法。
  3. 【請求項3】前記第1の成分ガスは、前記ガス貯蔵容器
    に導入される前は液体であり、前記ガス貯蔵容器内に導
    入された後に気体に転換する、請求項1に記載の充填貯
    蔵方法。
  4. 【請求項4】前記吸着材は活性炭である、請求項1に記
    載の充填貯蔵方法。
  5. 【請求項5】前記第1の成分ガスは、前記混合ガスの10
    0万について約2部から、前記混合ガスの100万について
    約10部までの範囲にある、請求項1に記載の充填貯蔵方
    法。
  6. 【請求項6】前記第1の成分ガスと他の成分ガスとの混
    合ガスは、着臭された天然ガスである、請求項1に記載
    の充填貯蔵方法。
  7. 【請求項7】更に、前記混合ガスが前記ガス貯蔵容器か
    ら放出された後に、前記ガス貯蔵容器内の圧力を大気圧
    よりも低い圧力まで低下させる、請求項1に記載の充填
    貯蔵方法。
  8. 【請求項8】吸着性が異なる複数成分の混合ガスを貯蔵
    し、所定範囲の混合比の混合ガスを徐々に取り出すため
    の混合ガスの貯蔵装置であって、 所定量の吸着材を装填してガス貯蔵容器に、吸着性が最
    も高い第1の成分ガスを第1の所定圧力下で充填して飽
    和状態まで吸着させ、その後、上記第1の所定圧力より
    も高い第2の圧力で、第1の成分ガスと他の成分ガスと
    の混合ガスを充填した、上記混合ガスの貯蔵装置。
  9. 【請求項9】前記第1の所定圧力は概ね大気圧であるこ
    とを特徴とする、請求項8に記載の貯蔵装置。
  10. 【請求項10】前記吸着材が活性炭である、請求項8に
    記載の貯蔵装置。
  11. 【請求項11】前記第1の成分ガスと他の成分ガスとの
    混合ガスは天然ガスである、請求項8に記載の貯蔵装
    置。
  12. 【請求項12】前記第1の成分ガスは、前記混合ガスの
    100万について約2部から、前記混合ガスの100万につい
    て約10部までの範囲にある、請求項8に記載の貯蔵装
    置。
  13. 【請求項13】前記ガス貯蔵容器の充填口に遮蔽弁を取
    り付けてなる、請求項8に記載の貯蔵装置。
  14. 【請求項14】前記ガス貯蔵容器は圧力ゲージを有す
    る、請求項8に記載の貯蔵装置。
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