JP3836417B2 - ガスの回収方法およびガスの回収システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定のガスを回収する技術に関する。例えば、本発明は、都市ガス用のガスメータの取替え時に配管やガスメータ内に残存している都市ガスを回収する技術に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
調理、給湯あるいは冷暖房といった用途に利用される都市ガスは、地中の基幹となるガス輸送導管、引き込み用のガス輸送導管、さらにガスメータを介して各顧客に供給されている。ガスメータは、法律により一定期間毎に交換することが義務付けられている。
【０００３】
以下、都市ガス用ガスメータの交換作業の一例を概説する。図１１は、従来におけるガスメータの交換作業の一例を説明するための模式図である。図１１には、ガス輸送導管９０１の途中にガスメータ９０４が接続された状態が示されている。ガス輸送導管９０１は、図示しない基幹となるガス輸送導管（例えば地中に埋設されている基幹となるガス輸送導管）から分岐した分岐配管で、矢印９０２、９０３の向きに都市ガスが流れる。矢印９０３の先には、例えばガスレンジ、ガス給湯器、ガス冷暖房機等が接続される。ガス輸送導管９０１には、バルブ９０５および９０６が配置され、またガス回収用配管９０７が接続されている。ガス回収用配管９０７には、バルブ９０８が設けられ、その先にガス回収用チューブ９０９が接続可能となっている。また、ガス回収用チューブ９０９の先には、バーナー９１０が接続されている。９１１はバーナー９１０で燃焼を行わせる場合に用いる開閉バルブである。なお、ガス回収用チューブ９０９としては、軽量で柔軟性のあるゴムホース等が利用される。この回収したガスを燃焼させるバーナーについては、例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２２７４４２号公報
【０００５】
通常、都市ガスが消費される状態では、バルブ９０５と９０６は開放状態、バルブ９０８は閉鎖状態であり、またガス回収用チューブ９０９はガス回収用配管９０７に接続されていない。この状態で、顧客が都市ガスを消費すると、ガスメータ９０４内で通過する都市ガスの流量が計測される。
【０００６】
次に、ガスメータ９０４の交換作業について説明する。ガスメータ９０４の交換は、作業員がガスメータ９０４の設置場所に出向いて行われる。作業手順の概略は以下の通りである。まず、バルブ９０５と９０６を閉鎖する。次にガス回収用配管９０７に持参したガス回収用チューブ９０９を接続する。ガス回収用チューブ９０９の他の端には、バーナー９１０を接続する。この状態において、バルブ９０８と９１１は共に閉鎖状態である。次にバルブ９０８を開放し、さらにバルブ９１１を開放し、バーナー９１０に着火する。バルブ９０５と９０６の間、およびガスメータ９０４に残留している都市ガスは、大気圧より高い圧力であるから、ガス回収用チューブ９０９を介してバーナー９１０へ都市ガスは流れ、炎９１２として燃焼処理される。
【０００７】
このようにして、バルブ９０５と９０６の間、およびガスメータ９０４内を大気圧にする。上述した作業を行うことで、単にバルブ９０５と９０６を閉鎖しただけの状態でガスメータ９０４を外した場合に発生する作業現場における都市ガスの放散を防止できる。都市ガスを大気に放散させることは作業現場によっては不可能なため、ガスメータ９０４の交換の前に前記した燃焼操作を行い、ガスメータ内に残った都市ガスを適切に処理している。
【０００８】
バルブ９０５と９０６の間、およびガスメータ９０４に残留している都市ガスの圧力が大気圧になれば、ガスメータ９０４の取り外しと、交換用の新たなガスメータの取り付けを行う。バルブ９０５と９０６の間、およびガスメータ９０４内を大気圧にすれば、ガスメータ９０４の交換時に作業環境への多量の都市ガスの放散は発生しない。
【０００９】
ついで、新たなガスメータを接続したのち、バルブ９１１と９０８を閉鎖し、バルブ９０５を一旦開放する。そして、一旦開放したバルブ９０５を閉鎖し、再度バルブ９０８と９１１を開放し、バルブ９０５と９０６の間、および新たに交換されたガスメータ９０４内の都市ガスをバーナー９１０で燃焼処理する。この手順を１回以上繰り返すことで、新たに交換されたガスメータ９０４内に残る空気が都市ガスで置換される。この作業は、ガスメータの交換後に、ガスメータ内に残留する空気に起因して、消炎や逆火等の不具合が発生することを防止するために行われる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したガスメータの交換作業では、バーナー９１０を残留ガスの燃焼処理を行っても安全な場所に配置する必要がある。しかし、作業場所によってはガスメータの設置位置とバーナーを置ける安全な場所との距離が離れている場合もある。このような場合、ガス回収用チューブを長く引き回さなくてはならない。しかし、長いガス回収用チューブは、運搬や取り扱いに多大に労力を必要とし、また作業時間も長くなってしまう。また、ガスメータの交換を行う現場と、バーナーを配置する場所とが互いに離れている場合、それぞれの場所に人員を配置しなければならないし、何らかの遠隔通信手段によりガスメータの設置場所とバーナーの配置場所との間で連絡を取り合いながら上述した燃焼処理を遠隔的に行わなくてはならず、作業が煩雑になる。さらに、作業中にガス回収用チューブを長く引き回すことには、安全性確保の観点から好ましくない。また、ガス回収用チューブが長くなると、作業終了後にガス回収用チューブに残存するガスを別途処理する作業も発生する。
【００１１】
本発明が解決すべき課題は、所定の閉空間に残存する所定のガスを安全にまた労力をかけずに回収する技術を提供することにある。本発明が解決すべき他の課題は、ガスメータの交換時において、配管やガスメータに残存する都市ガスを安全にまた労力をかけずに回収する技術を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では、閉空間に残存するガスの回収手段として、そのガスを吸着する吸着材料を収納した減圧容器を用いる。吸着材料にガスを吸着させてしまうことで、例えば都市ガスであれば、作業現場でガスを燃焼させる必要がない。また、燃焼しない、あるいはできないガスの回収も行える。また、回収するガスの貯蔵効率の高い吸着材料を用いることで、容器の容積を小型化できる。また、吸着したガスを後に脱着させることで、回収したガスの再利用を行える。なお、脱着とは、吸着と逆の現象、つまり吸着材料に吸着しているガスが吸着材料から離脱する現象をいう。
【００１３】
所定のガスは、回収対象となるガスであり、環境にそのまま放出することが好ましくないガス、あるいは特に回収が必要とされるガスが対象となる。例えば、可燃性や爆発性のあるガス、環境破壊に寄与するガス（またはその可能性が指摘されるガス）、毒性ガスおよび臭気性ガスが挙げられる。所定のガスとしては、都市ガスやＬＰガス（液化石油ガス）等の燃料用に用いられる可燃性のガスが挙げられる。また、所定のガスとして、例えば、塩素系のガスであれば、トリクロロエチレンメチレンクロライド（塩化メチレン）およびパークロロエチレンが挙げられる。フッ素系のガスであれば、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）、ＰＦＣ（パーフロロカーボン）、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）、ＨＦＣ（ハイドロフロロカーボン）、ＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）、ＳＦ_３（３フッ化硫黄ガス）およびＳＦ_６（６フッ化硫黄ガス）が挙げられる。臭素系のガスであれば、１−ブロモプロパンが挙げられる。アルコール系のガスであれば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）およびメタノール（メチルアルコール）が挙げられる。
【００１４】
閉空間とは、外部に開放されていない空間をいう。ガスの回収は、容器内の圧力が負圧（大気圧を下回る圧力）〜正圧（大気圧を上回る圧力）の範囲において行える。容器内の圧力が減圧状態の場合、ガスの回収時に閉空間との圧力差によって自動的に閉空間からガスを吸い込み回収する能力が得られる。容器内が後述する加圧手段を用いて正圧に出来る場合は、吸着材料の吸着能力をより高い状態とすることができ、圧力が低い場合に比較して、より多くの吸着を行わすことが出来る。例えば吸着材料として活性炭を用いる場合、実用となる容器内の圧力範囲は、高真空状態〜１０（ＭＰａ．ａｂｓ）（約１００気圧）の範囲である。なお、高真空とは、極力排気を行った状態をいう。
【００１５】
吸着材料としては、多孔質構造を有して表面積が大きく、回収対象となるガスを吸着する能力に優れた材料が好ましい。具体的な吸着材料としては、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、粘土鉱物、金属酸化物、多孔質ガラス等が挙げられる。
【００１６】
吸着材料に吸着した前記所定のガスを回収または処理するステップとは、容器に回収された所定のガスを吸着材料に吸着している状態から脱着させ、容器内から回収するステップ、あるいは脱着した所定のガスを処理装置で燃焼や分解等によって処理するステップをいう。容器内から脱着させたガスを回収する場合、それを集めて再利用できる。
【００１７】
第１の発明によれば、回収対象となるガスをその場で燃焼処理することなく回収できる。また、ガスの回収作業に当たり、配管やチューブの引き回しも必要とされず、安全にガスを容器内に回収できる。また、容器内に回収したガスを再利用できる。また、容器内に回収されたガスを安全が確保された場所に運び、そこでガスを安全に処理できる。
【００１８】
第２の発明は、第１の発明において、所定のガスが都市ガスであることを特徴とする。前述したように、都市ガス用ガスメータの交換作業では、配管やガスメータ内に残留する都市ガスの回収が必要となる。しかし、第１の発明を利用すれば、より簡単に、そしてより安全に作業を行える。ガスメータは、顧客毎に配置されているので、その数は膨大である。故に、その交換作業は、日常的に日々何処かの場所で行われる。よって、第１の発明を適用することによる都市ガス用ガスメータ交換時における簡便性および安全性の確保は、極めて有意義なことである。
【００１９】
第３の発明は、第１または第２の発明において、吸着材料が活性炭であることを特徴とする。
【００２０】
第４の発明は、第１〜第３の発明の何れかにおいて、所定のガスが都市ガスであり、閉空間にガスメータの内部空間及び／又はガス輸送導管の内部空間が含まれ、ガス吸着ステップでは、ガスメータ及び／又はガス輸送導管の内部空間の圧力が大気圧近傍の圧力にされ、さらにガス吸着ステップの後にガスメータ及び／又はガス輸送導管を交換するステップを含むことを特徴とする。
【００２１】
都市ガスとは、燃料ガスとしてガス会社からガス輸送導管を通じて、顧客に供給される可燃性のガスをいう。一般的に都市ガスとして天然ガスが用いられている。
【００２２】
ガスメータは、顧客が消費した都市ガスの容積を積算する計測装置である。ガスメータは、内部を通過したガスの通過量を積算し、記録する機能を有する。ガスメータには、ガスの流れで回転するまゆ型回転子やタービン等によって流量を計測する構造(ルーツ型ガスメータ、タービン式ガスメータ)、カルマン渦の生成状態をサーミスタで検出し流量を算出する構造(渦式ガスメータ)、可動性の膜によって仕切られた空間にガスを流入させガスの流入量に従って往復する膜の往復移動回数を計測しそれに基づいて流量を計測する構造（膜式ガスメータ）、超音波の伝播を利用して流量を計測する構造、しぼり構造における圧力の値から流量を計測する構造等があり、計測圧力については、高圧（１ＭＰａ以上）、中圧（０．１ＭＰａ〜１ＭＰａ未満）、低圧（０．１ＭＰａ未満）の圧力がある。一般的に普及しているガスメータは、膜式ガスメータである。
【００２３】
ガスメータの内部空間及び／又はガス輸送導管の内部空間との語意には、（１）ガスメータの内部空間とガス輸送導管の内部空間の両方である場合、（２）ガスメータの内部空間又はガス輸送導管の内部空間のどちらか一方の内部空間である場合、の２通りの解釈が含まれる。また、ガスメータ及び／又はガス輸送導管という語意にも同様に、（１）ガスメータとガス輸送導管の両方である場合、（２）ガスメータ又はガス輸送導管のどちらか一方である場合、の２通りの解釈が含まれる。
【００２４】
大気圧近傍の圧力とは、大気圧±５％以内の圧力、好ましくは大気圧±３％以内の圧力、より好ましくは大気圧±１％以内の圧力をいう。この程度の圧力範囲であれば、ガスメータの交換時に外部環境への都市ガスの急激な放散は発生せず、発明の目的は達せられる。なお、大気圧近傍の圧力には、大気圧も含まれる。
【００２５】
第４の発明によれば、ガスメータの交換時における都市ガスの放散を防止できる。また、従来における方法よりも安全にしかも簡便にガスメータの交換を行える。
【００２６】
第５の発明は、第１〜第４の発明の何れかにおいて、前記ガス吸着ステップで、所定のガスを容器内に加圧して送り込むことを特徴とする。容器内に送り込むガスを加圧することで、容器内の吸着材料へのガスの吸着量を増加させることができ、より多くのガスを容器内に回収できる。吸着材料へのガスの吸着は、より高い圧力下においての方が、単位表面積当たりにより多く吸着する。つまり、高い圧力下においての方が吸着効率は高くなる。よって、ガスを容器内へ加圧して送り込む方法は、より多くのガスを回収しようとするのに効果がある。
【００２７】
第６の発明は、第１〜第５の発明の何れかにおいて、容器と閉空間とは、前記閉空間を負圧にしない圧力調整手段を介して接続されることを特徴とする。負圧は大気圧よりも低い圧力をいう。第６の発明によれば、例えばガスメータの交換作業において、都市ガスの回収対象となる配管内が負圧になり、ガスメータの交換時に大気が配管内に多量に流入する事態を回避できる。ガス輸送導管内に大気が多量に流入すると、ガスメータの交換後に行う都市ガスによるパージ作業をより入念に行わなくてはならず、作業の効率化の点で好ましくない。ガスメータの交換作業中、顧客は都市ガスを利用できない配管構造の場合もあるので、作業の効率化を図ることは、顧客サービスの観点からも重要である。また、ガス輸送導管内を負圧にしないようにすることは、膜式ガスメータのように、内部を負圧にするのが好ましくないガスメータにとって都合がよい。
【００２８】
第７の発明は、所定のガスが含まれる閉空間に接続された配管と、前記配管に接続され、その内部空間に前記所定のガスを吸着する吸着材料を備える容器と、を含むガス回収システムである。第８の発明によれば、所定のガスを容器内に安全に且つ簡便に回収できるシステムが提供される。
【００２９】
第８の発明は、第７の発明において、配管と容器との間に配置される、所定のガスが含まれる閉区間を負圧にしない圧力調整手段を有することを特徴とする。
【００３０】
第９の発明は、第８の発明において、所定のガスを加圧して前記容器に送り込む加圧手段を更に含むことを特徴とする。
【００３１】
第１０の発明は、第８または第９の発明において、所定のガスが都市ガスであることを特徴とする。
【００３２】
第１１の発明は、第７〜第１０の発明の何れか一つにおいて、閉空間がガスメータの内部空間及び／又はガス輸送導管の内部空間であることを特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本実施の形態の記載内容に限定して解釈すべきではない。なお、全体を通して同じ要素には同じ番号を付するものとする。
【００３４】
以下において、都市ガスの配管に接続されたガスメータを交換する作業に本発明を適用した場合の例を説明する。
【００３５】
図１は、都市ガスの回収に用いる容器の一例を示す図である。容器１０１は、金属製で、内部は減圧状態であり、また内部に都市ガスの吸着材料となる活性炭１０２が充填されている。容器１０１はバルブ１０３を備え、バルブ１０３には配管１０４が接続されている。配管１０４の端部にはバルブ１０５が取り付けられている。配管１０４には、圧力計１０６が取り付けられている。
【００３６】
活性炭１０２は、後述する脱着再生処理、あるいは活性化処理が施され、ガスが吸着し易い状態とされている。またその処理の際、容器１０１の内部は、減圧状態とされる。
【００３７】
次に活性炭１０２について説明する。活性炭１０２としては、例えばヤシガラ活性炭が安価で吸着性能も優れている。ヤシガラ活性炭は市販されており、入手も容易である。
【００３８】
活性炭１０２の製造方法の一例を以下に示す。活性炭の原料としては、セルロース、セルロース化合物、ポリイミド、ポリイミド化合物、セルロースを主成分とする天然物または人工物の中から選択される何れかの材料または複数を混合したものを利用できる。製造に当たっては、まず原料を粉末状にし、そこに必要に応じてバインダを加えて型に入れる。これを加圧し、所定形状の試料を得る。その後、成型された試料に対して熱処理を施す。熱処理は、２段階に分けて行う。まず炭化のための熱処理を行う。この熱処理は例えば窒素雰囲気中において、８００℃、６時間の条件で行う。この熱処理によって、試料の炭化が行なわれる。次に第２の熱処理を行う。この第２の熱処理は、例えば二酸化炭素雰囲気中において、９００℃、６時間の条件で行う。この第２の熱処理により、賦活が行われ、多孔質状態への変化が進行する。第１の熱処理においも多孔質化が進行しているが、第２の熱処理を行うことで、多孔質化がより進行する。第２の熱処理条件を制御することで、開孔の密度や開孔径を制御できる。開孔径や開口の密度の制御条件は、原料や雰囲気によって異なるので、実験的に求める必要がある。
【００３９】
図２は、ガスメータの交換作業において、配管内に残留する都市ガスおよびガスメータ内に残留する都市ガスの回収手順を説明する模式図である。図２には、ガス輸送導管９０１、ガスメータ９０４、バルブ９０５、バルブ９０６、ガス回収用配管９０７、バルブ９０８、圧力調整装置９１３、ガス回収用チューブ９０９、バルブ１０５、圧力計１０６、バルブ１０３、容器１０１および活性炭１０２が示されている。
【００４０】
ガス輸送導管９０１は、図示しない基幹となるガス輸送導管から分岐した配管で、各顧客にガスを供給するための配管である。都市ガスの通常の使用状態において、ガス輸送導管９０１には矢印９０２から９０３の方向に流れる。矢印９０３の先にガスコンロ等の都市ガスを消費する装置が接続される。ガスメータ９０４は交換されるガスメータである。
【００４１】
圧力調整装置９１３は、ガス回収用配管９０７内が負圧（大気圧以下）にならないようにする手段である。圧力調整装置によって、バルブ９０５と９０６の間、およびガスメータ９０４内が負圧になる事態を回避する。
【００４２】
圧力調整装置９１３を配置する理由は２つある。第１の理由は、バルブ９０５と９０６の間、およびガスメータ９０４内が負圧になり、後述するガスメータ９０４の交換時にバルブ９０５と９０６との間の配管に多量の空気が吸い込まれる事態を防止するためである。バルブ９０５と９０６との間の配管に多量の空気が吸い込まれると、後述の空気を除去するパージ処理の効率が低下し、作業の手間が余計に必要とされる。これは、作業時間が長くなることに加え、また容器１０１の利用効率が低下するので好ましくない。
【００４３】
第２の理由は、最も広く用いられている膜式ガスメータの場合、内部を負圧にするのは好ましくないからである。
【００４４】
圧力調整装置９１３について説明する。図９は、圧力調整装置９１３の一例を示す図である。図９に示す圧力調整装置９１３は、自動制御で吸気側の圧力が大気圧以下にならないように作動する。図９に示す圧力調整装置９１３は、配管９２１に電子圧力計９２２、流量調整バルブ９２３、バルブ９２４、流量調整装置９２５およびバルブ制御装置９２６を備えている。電子圧力計９２２は、配管９２１内の吸気側の圧力を計測し、計測値を電気信号でバルブ制御装置９２６へ送る。流量調整バルブ９２３は、配管９２１内を流れるガスの流量を調整する。配管９２１内を流れるガスの流量を調整しないと、後述するガス回収プロセスにおいて、一瞬にガスが流れてしまい、吸気側を大気圧以下にする機能を得るのが困難になる。バルブ９２４は、バルブ制御装置９２６の働きによって、開閉が電子的に制御される。流量調整装置９２５は、流量調整バルブ９２３を電子的に制御し、配管９２１内を流れるガス流の流量を調整する。バルブ制御装置９２６は、電子圧力計９２２の計測値に基づいて、バルブ９２４の開閉を制御する。バルブ制御装置９２６は、電子圧力計９２２の計測値が大気圧以下になった場合にバルブ９２４を閉鎖する制御を行う。なお、図９において、吸気側がガス回収用配管９０７（図２参照）が接続される側であり、排気側がガス回収用チューブ９０９の接続される側である。
【００４５】
図９に例示する圧力調整装置によれば、吸気側が大気圧以下になると自動的にバルブ９２４が閉鎖され、ガスの通気が妨げられ、吸気側が負圧になる事態を防ぐことができる。
【００４６】
図１０は、圧力調整手段の他の一例を示す図である。図１０に例示する圧力調整装置９１３は、吸気側を負圧にしない調整を手動で行う機能を有する。図１０には、配管９２１、圧力計９３１、流量調整バルブ９３２およびバルブ９３３を備えている。圧力計９３１は配管９２１の吸気側の内圧を計測する。流量調整バルブ９３１は、配管９２１内を流れるガスの流量を手動で調整する。流量調整バルブ９３２の機能は、前述の流量調整バルブ９２３と同じである。バルブ９３３は、手動で閉鎖可能なバルブである。作業者は、バルブ９３３を開放した状態で圧力計９３１の示す圧力計測値が急激に変化しないように流量調整バルブ９３２を調整する。そして、圧力計９３１の表示に注意し、圧力計９３１に示す圧力が大気圧になった段階でバルブ９３３を閉鎖する。こうすることで、吸気側の圧力が負圧にならないようにできる。
【００４７】
なお、バルブ９２４または９３３を閉鎖する吸気側の圧力値は、大気圧より若干高い圧力に設定してもよい。
【００４８】
次に、ガスメータの交換作業に従う配管およびガスメータ内に残留する都市ガスの回収手順について図２を参照して説明する。作業に当たっては、活性炭１０２に後述する脱着再生処理（または再生処理）を施した容器１０１を用意し、作業現場に持参する。当然、バルブ１０３、１０５は閉鎖状態である。また、圧力調整装置９１３とガス回収用チューブ９０９も作業現場に持参する。
【００４９】
まず、バルブ９０５と９０６が開放、バルブ９０８を閉鎖した状態で、まず、ガス回収用配管９０７に圧力調整装置９１３を接続し、さらに圧力調整装置９１３にガス回収用チューブ９０９を接続する。また、バルブ１０５にガス回収用チューブ９０９の他の端部を接続する。この状態でバルブ９０５と９０６を閉鎖する。そして、バルブ１０３、１０５および９０８を開放する。バルブ９０５と９０６との間、およびガスメータ９０４内の閉空間に残存している都市ガスは大気圧より高圧の正圧状態である、他方で、容器１０１の内部は減圧状態である。また、活性炭１０２は後述する脱着再生処理（または再生処理）が施され、ガスが吸着し易い状態となっている。よって、バルブ１０３、１０５および９０８を開放することで、バルブ９０５と９０６との間、およびガスメータ９０４内に残存している都市ガスは、容器１０１内に吸い込まれ、さらに活性炭１０２に吸着する。この際、圧力調整装置９１３を動作させて、バルブ９０５と９０６との間、およびガスメータ９０４内が負圧にならないようにする。バルブ９０５と９０６との間、およびガスメータ９０４内が大気圧になったら、バルブ１０３、１０５および９０８を閉鎖する。
【００５０】
上記の作業の結果、バルブ９０５と９０６との間、およびガスメータ９０４内は、大気圧になる。この状態で、ガスメータ９０４を取り外し、交換用の新たなガスメータ９０４を取り付ける。この際、バルブ９０５と９０６との間、およびガスメータ９０４内は、大気圧であるから、ガスメータ９０４の取り外しの際に残存する都市ガスの放散を最小限にとどめることができる。また、ガス輸送導管９０１のバルブ９０５と９０６との間に大気が吸い込まれることもない。
【００５１】
ガスメータ９０４の交換を行ったら、バルブ９０５と９０６との間、およびガスメータ９０４内に残留して空気を追い出すための都市ガスによるパージ作業を行う。まず、バルブ９０５を開放する。バルブ９０５の図示しない基幹となるガス輸送導管側は、正圧状態である。よって、バルブ９０５を開放することで、大気圧状態にあるバルブ９０５と９０６との間、および新たなガスメータ９０４内にバルブ９０５を介して都市ガスが流れ込む。そして再度バルブ９０５を閉鎖し、ついでバルブ９０８、１０５および１０３を開放して、活性炭１０２に都市ガスおよび残留した空気を吸着させる。この際、圧力調整装置９１３を前と同様に動作させる。上記の作業を１回以上繰り返し行うことで、バルブ９０５と９０６との間、およびガスメータ９０４内が都市ガスで満たされ、残留した空気が問題とならないレベルに減少する。こうして、ガスメータ９０４の交換作業を終了する。
【００５２】
ガスメータ９０４の交換作業が終了したら、バルブ９０８、１０５および１０３を閉鎖した状態で、ガス回収用チューブ９０９を圧力調整装置９１３から取り外し、さらに圧力調整装置９１３を取り外す。こうして一連の作業が終了する。
【００５３】
使用した容器１０１は、持ち帰る、あるいは所定の場所へ運び、そこで脱着再生処理を施す。脱着再生処理について後述する。活性炭１０２に都市ガスをさらに吸着できる能力が残っているならば、別の作業現場で上述した都市ガス回収作業をさらに行っても良い。
【００５４】
以上説明した作業の例では、ガス回収用チューブ９０９を長く引き回す必要はなく、また燃焼を行う作業も必要ない。よって、簡単な作業で安全に都市ガスを回収できる。また、圧力調整装置９１３の働きによって、ガス輸送導管９０１のバルブ９０５と９０６との間、およびガスメータ９０４内が負圧にならないので、ガスメータ９０４の交換時にガス輸送導管９０１内に外気が吸い込まれる事態が抑制される。また、ガスメータ９０４内が負圧になる事態が避けられる。
【００５５】
次に都市ガスの回収を行った後に行う活性炭１０２の脱着再生処理について説明する。図３は脱着再生処理の一例を示す模式図である。図３には、脱着ガス回収用チューブ３０１、排気ポンプ３０２、配管３０３、バルブ３０４、バルブ３０５、脱着ガス回収タンク３０６およびヒータ３０７が示されている。ヒータ３０７は、容器１０１を加熱して活性炭１０２を加熱することで、脱着再生処理の効率を高める手段である。ヒータ３０７は、抵抗加熱式のヒータであり、容器１０１を加熱することで、間接的に活性炭１０２を加熱する。ヒータ３０７は、容器１０１の温度が室温〜１００℃程度の温度となるように図示しない温度調整機構によって制御される。
【００５６】
まず、上述した都市ガスの回収作業に用いた容器１０１に脱着ガス回収用チューブ３０１を接続する。この段階では、全てのバルブは閉鎖状態である。この状態で排気ポンプ３０２を始動させ、さらにバルブ１０３と１０５と３０５を開放する。次にヒータ３０７に通電し、容器１０１を約５０℃の温度に加熱する。これにより、容器１０１内のガスが排気ポンプ３０２によって吸い出され、脱着ガス回収タンク３０６へ送られる。また、活性炭１０２は加熱されて、吸着しているガスの脱着が促進され、活性炭１０２の脱着再生処理が行われる。
【００５７】
容器１０１内の圧力が例えば０．１Ｐａ程度になったらバルブ１０３および１０５を閉鎖し、活性炭１０２の脱着再生処理が終了する。この処理において、活性炭１０２に吸着した都市ガスは脱着し、脱着ガス回収タンク３０６に回収される。活性炭１０２から都市ガスを脱着させることで、活性炭１０２は再び吸着能力を回復し、再生される。また１０１容器内も減圧状態になる。こうして、容器１０１を再び都市ガス回収に再利用できる。脱着ガス回収タンク３０６に回収された都市ガスは、再利用できる。例えば、メタンガスとして再利用できる。
【００５８】
次に活性炭１０２が都市ガスの吸着を行っていない未使用状態である場合の処理（再生処理）について説明する。これは、容器１０１に新しい活性炭を充填した場合に行う処理である。この場合も上述した脱着再生処理と同様の手順に従って、活性炭１０２に吸着したガスを脱着させればよい。ただし、脱着ガスは主に空気の構成成分であるから、脱着ガスを脱着ガス回収タンク３０６に回収する必要はない。
【００５９】
次に活性炭の都市ガスを吸着する能力について確認した実験について説明する。図４は、活性炭の都市ガスに対する吸着能力を確認するシステムを示す模式図である。図４には、容器３１１、容器３１２、ガス供給配管３１３、バルブ３１４、バルブ３１５、圧力計３１６が示されている。容器３１１の容積は３４ｃｃ、容器３１２の容積は３１ｃｃである。容器３１２には上述した再生処理が施された市販のヤシガラ活性炭が充填されている。容器３１１の容積には、バルブ３１４と３１５との間の配管容積も加えてある。
【００６０】
試験ガスは、１３Ａ都市ガスを用い、吸着剤には市販ヤシガラ活性炭を１０．７ｇ用いた。試験温度は２９８Ｋである。１３Ａ都市ガスとは、天然ガスを原料とした都市ガスの種類を示す名称である。１３Ａ都市ガスは、熱量が４６ＭＪ／Ｎｍ^３であり、組成はメタンが８８．５体積％、エタンが４．６体積％、プロパンが５．４体積％、ブタンが１．５体積％である。
【００６１】
試験は以下のようにして行った。まず、容器３１１と容器３１２を高真空にした状態でバルブ３１４と３１５を閉鎖する。次にバルブ３１４を開放し、容器３１１内が所定の圧力になるまで１３Ａ都市ガスを導入する。この圧力は、圧力計３１６で計測する。この圧力を試験圧力とする。
【００６２】
容器３１１内の圧力が所定の試験圧力になったら、バルブ３１４を閉鎖し、次いでバルブ３１５を開放する。平衡状態に達した段階で圧力計３１６から容器３１１と３１２でなる系の内圧を読み取る。この圧力を平衡圧力とする。
【００６３】
下記「表１」に、試験圧力と平衡圧力との関係を計測したデータを示す。
【００６４】
【表１】

【００６５】
表１において、全ガス量とは、容器３１１内に貯留されたガスが大気圧下で占めるであろう容積である。図５は、表１に基づいて作成した試験圧力（ＭＰａ．Ｇ）と平衡圧力（ＭＰａ．Ｇ）との関係を示すグラフである。ここで、（ＭＰａ．Ｇ）はゲージ圧である。ちなみに、絶対圧は、（ＭＰａ．ａｂｓ）で表記される。また、ゲージ圧と大気圧の和が絶対圧となる。
【００６６】
図５は、表１に基づいて作成したグラフである。図５から、試験圧力が約１（ＭＰａ．Ｇ）近くであっても平衡圧力は大気圧程度であり、３１ｃｃと少ない容積にもかかわらず、多量の都市ガスを活性炭は吸着することが分かる。
【００６７】
このことは、表１からも明らかである。例えば、試験圧力が０．８９１（ＭＰａ．Ｇ）である場合、バルブ３１５を開放する前には、容器３１１には大気圧換算で約３０３ｃｃの都市ガスが格納されているが、バルブ３１５の開放後には、（約３０３ｃｃ−３４ｃｃ）の都市ガスが容器３１２内に格納され、しかも圧力は−０．０１１（ＭＰａ．Ｇ）（絶対圧に換算して約０．０８９（ＭＰａ．ａｂｓ））と大気圧よりやや低い圧力に保たれる。
【００６８】
次に、吸着を利用したガス回収システムの優位性を、吸着を利用しないガス回収システムとの比較を例に挙げ説明する。ここでは、所定のガスが大気圧の５倍の圧力で密閉された閉空間（体積はＶ＝１０リットル）の空間からガスを排出させ、大気圧にまで圧力を低下させる場合を例に挙げて説明する。
【００６９】
図６は、高圧ガスが密閉された閉空間からガスを回収する例を説明する模式図である。図６には、両端がバルブで仕切られた容積がＶ＝１０リットルの配管４０３、体積Ｖ１で内部が真空の容器１（４０１）、体積Ｖ２で内部に大気圧における貯蔵効率が９倍の吸着材料を充填した内部が真空の容器２（４０２）が示されている。大気圧における貯蔵効率が９倍の吸着材料は、大気圧において、吸着材料の体積の９倍に相当するガスを吸着する能力を有する。なお、真空は、理想的な状態を考え０気圧とする。
【００７０】
ここで、配管４０３には、所定のガスが大気圧の５倍の圧力で密閉されているとする。そして、配管４０３に容器１および容器２を個別に接続し、配管内のガスを各容器に吸引させ、配管４０３内の圧力を大気圧にまで低下させる場合を考える。
【００７１】
まず、容器１にガスを吸引させる場合について説明する。大気圧をＰ、容器１の体積をＶ１とすると、ボイルの法則から５ＰＶ＝Ｐ（Ｖ＋Ｖ１）の式が成り立つ。なお、温度は一定とし、接続用の配管等の容積は無視する。
【００７２】
上式において、左辺は容器１（４０１）への吸引前の状態を表し、右辺は容器１（４０１）への吸引を行った後に配管４０３内と容器１（４０１）内が大気圧になった状態を表す。
【００７３】
上式より、Ｖ１＝４Ｖ、つまりＶ１＝４０リットルが得られる。これは、容積１０リットルの配管４０３に５気圧のガスが残され、そこに真空容器を接続して、内部のガスを回収する場合、真空の容器１（４０１）は、４０リットルの容積が必要であることを意味する。
【００７４】
これに対して、貯蔵効率９倍の吸着材料を充填した容器２（４０２）は、同じ容積なら真空容器に比較して体積で９倍のガスを吸着できるので、必要な容積は４０／９＝４．４４リットルでよい。このように、単なる真空容器を用いる場合に比較して、吸着材料を用いる方法は、同じ回収容量を確保するのに容器を小型で済ますことができる。また、同じ容器の容積ならば、より多くのガスを回収できる。
【００７５】
次に図２の変形技術を例示する。ここでは、活性炭への都市ガスの吸着工程において、加圧ポンプを用いて容器１０１内に都市ガスを加圧して送り込む例を説明する。図７は、図２に例示するシステムに加圧ポンプ５０１を加え、バルブ９０５と９０６の間の配管、およびガスメータ９０４内に残存する都市ガスをポンプ５０１で加圧して容器１０１に回収するシステムの例である。圧力を高くすると、吸着材料に対するガスの吸着量を増やすことができるので、図７の例では、図２に示すシステムに比較して容器１０１内により多くの都市ガスを回収できる。活性炭用の都市ガスに対する貯蔵効率は、１０ＭＰａ．ａｂｓ程度（約１００気圧程度）まで、圧力が高い程高くなる。よって、加圧ポンプを用いて活性炭が充填された容器内に都市ガスを送り込む方法は、より多くの都市ガスを回収する方法として有効である。この方法は、都市ガス以外の他のガスを回収する場合にも有効である。
【００７６】
以上の例示においては、都市ガス用のガスメータの交換時における配管およびガスメータ内に残留する都市ガスの回収作業の例を説明した。しかし本発明は、都市ガスの回収にその利用が限定されるものではなく、刺激性ガスや有毒性のガス、環境への悪影響が懸念されるガス、さらには高価なガスで回収が必要とされるガス等の回収に利用できる。また本発明は、ガスメータの交換作業以外に、配管の交換、バルブの交換、その他工事において特定箇所からガスを回収する必要がある場合に利用できる。
【００７７】
以下に示すのは、地中に埋められているガス輸送導管を交換する場合に本発明を利用した場合の例である。地中に埋められている基幹となるガス輸送導管の交換も時として必要とされる。例えば、地震等の災害時における復旧作業時におけるガス輸送導管の交換、古くなったガス輸送導管の交換等である。ガス輸送導管は、正圧の都市ガスが供給されているので、交換時に、交換対象の管内部に残存するガスを安全に回収する必要が生じる。地中に埋められているガス輸送導管は延長距離が長いので、一度にできるだけ多くの都市ガスを回収できる技術が要求される。
【００７８】
図８は、ガス輸送導管から残留ガスを回収するシステムの一例を示す模式図である。図８（ａ）は、本発明を利用した例であり、図８（ｂ）は比較例である。図８（ａ）には、ガス輸送導管８０１、ガス輸送導管８０１の一部８０２、ガス輸送導管８０２の内部圧力を計測する圧力計８０３、加圧ポンプ８０４、ガス回収タンク８０５、ガス回収タンク８０５を搭載したトラック８０６が示されている。
【００７９】
ガス輸送導管８０２は、交換の対象となる配管である。ガス輸送導管８０２は、適当な部分で切断される、あるいは継手が取り外される等の方法によって取り外される。加圧ポンプ８０４は、ガス回収タンク８０５へガス輸送導管８０２内の都市ガスを加圧して送り出す。ガス回収タンク８０５は、内部に脱着処理あるいは活性化処理された活性炭が充填され、且つ減圧状態にされている。ガス回収タンク８０５は、規模が異なるだけ、図１〜３に例示した容器１０１と基本的には同じものである。
【００８０】
以下、ガス輸送導管８０２の交換作業について手順の一例を説明する。まず、ガス輸送導管８０２をその間に含む２ヶ所のバルブを閉鎖する。次にガス輸送導管８０２の適当な場所に回収用の配管を接続し、加圧ポンプ８０４を動作させて回収タンク８０５へガス輸送導管８０２内に残留した都市ガスを回収する。ガス輸送導管８０２の圧力が大気圧以下になったら、加圧ポンプ８０４を停止させ、さらに回収用配管をガス輸送導管８０２から取り外す。そして、ガス輸送導管８０２の交換を行う。
【００８１】
例えば、ガス輸送導管８０２の内径が６００ｍｍで延長距離が８００ｍ、供給されている都市ガスの圧力が８．９気圧である場合、ガス輸送導管８０２内に残留する都市ガスの体積は、大気圧下で約２０００立方メートルとなる。このガスを吸着により回収するには、(回収タンク８０５)内部を１０気圧まで加圧する場合、回収タンク８０５の容積は２５立方メートルでよい。なお、この試算は、１０気圧における活性炭の貯蔵効率が約８倍として計算している。
【００８２】
図８（Ｂ）に示すのは、交換の対象であるガス輸送導管８０２から他のガス輸送導管（つまり工事区間以外のガス輸送導管）へ都市ガスを送り込むことで、ガス輸送導管８０２内に残留する都市ガスを除去する方法である。この方法では、都市ガスを流し込む先のガス輸送導管の圧力が上昇しないようにしなければならないので、長い処理時間が必要とされる。多様な条件があり、一概にはいえないが、ガスを流し込む先のガス輸送導管内の圧力を問題とならないレベルの変動に抑える場合、流し込める流量は、毎時３００立方メートル程度が限度である。よって、図８（Ｂ）に示す方法で、２０００立方メートルのガスを工事区間以外のガス輸送導管に流し込むには、７時間近くの時間が必要となる。これに対して、図８（Ａ）の方法は、加圧ポンプ８０４として、処理能力の大きなポンプを用いれば、より短時間でガスの回収作業を行える。
【００８３】
以上本発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【００８４】
【発明の効果】
本願で開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果は、以下の通りである。すなわち、本発明により、所定の閉空間に残存する所定のガスを安全にまた労力をかけずに回収する技術が提供される。また、都市ガスのガスメータやガス輸送導管の交換時において、配管やガスメータに残存する都市ガスを安全にまた労力をかけずに回収する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 都市ガスの回収に用いる容器の一例を示す図である。
【図２】 ガスメータの交換作業に従う配管およびガスメータ内に残留する都市ガスの回収手順の一例を説明する模式図である。
【図３】 脱着再生処理の一例を示す模式図である。
【図４】 活性炭の吸着能力を確認するシステムを示す模式図である。
【図５】 試験圧力と平衡圧力との関係を示すグラフである。
【図６】 高圧ガスが密閉された閉空間からガスを回収する例を説明する模式図である。
【図７】 ガスメータの交換作業に従う配管およびガスメータ内に残留する都市ガスの回収手順の一例を説明する模式図である。
【図８】 配管に残った都市ガスを回収するシステムの一例を示す模式図である。
【図９】 圧力調整手段の一例を示す図である。
【図１０】圧力調整手段の他の一例を示す図である。
【図１１】 従来技術における残留ガスの処理方法である。
【符号の説明】
１０１…容器、１０２…活性炭、１０３…バルブ、１０４…配管、１０５…バルブ、１０６…圧力計、３０１…脱着ガス回収用チューブ、３０２…排気ポンプ、３０３…配管、３０４…バルブ、３０５…バルブ、３０６…脱着ガス回収タンク、３０７…ヒータ、４０３…配管、５０１…加圧ポンプ、８０１…ガス輸送導管、８０２…ガス輸送導管、８０３…圧力計、８０４…加圧ポンプ、８０５…ガス回収タンク、８０６…トラック、９０１…ガス輸送導管、９０４…ガスメータ、９０５…バルブ、９０６…バルブ、９０７…ガス回収用配管、９０８…バルブ、９０９…ガス回収用チューブ、９１０…バーナー、９１１…バルブ、９１２…炎、９１３…逆止弁、９２１…配管、９２２…電子圧力計、９２３…流量調整バルブ、９２４…バルブ、９２５…流量調整装置、９２６…バルブ制御装置、９３１…圧力計、９３２…流量調整バルブ、９３３…バルブ。

Claims (9)

1. 所定のガスが含まれる閉空間から前記所定のガスを回収する方法であって、
   前記所定のガスを吸着する吸着材料が収納された減圧容器を前記閉空間に、前記閉空間を負圧にしない圧力調整手段を介して、接続するステップと、
   前記所定のガスを前記吸着材料に吸着させるガス吸着ステップと、
   前記吸着材料に吸着した前記所定のガスを回収または処理するステップと、
   を含むガスの回収方法。
2. 前記所定のガスが都市ガスである請求項１に記載のガスの回収方法。
3. 前記吸着材料が活性炭である請求項１または２に記載のガスの回収方法。
4. 前記所定のガスが都市ガスであり、
   前記閉空間にガスメータの内部空間及び／又はガス輸送導管の内部空間が含まれ、
   前記ガス吸着ステップでは、前記ガスメータ及び／又はガス輸送導管の内部空間の圧力が大気圧近傍の圧力にされ、
   前記ガス吸着ステップの後に前記ガスメータ及び／又はガス輸送導管を交換するステップを更に含む、
   請求項１〜３の何れか一項に記載のガスの回収方法。
5. 前記ガス吸着ステップにおいて、前記所定のガスを前記減圧容器内に加圧して送り込む請求項１〜４の何れか一項に記載のガスの回収方法。
6. 所定のガスが含まれる閉空間に接続された配管と、
   前記配管に接続され、その内部空間に前記所定のガスを吸着する吸着材料が収納された減圧容器と、
   前記配管と前記減圧容器との間に配置された前記閉空間を負圧にしない圧力調整手段と、
   を含むガス回収システム。
7. 前記所定のガスを加圧して前記減圧容器に送り込む加圧手段を更に含む請求項６に記載のガス回収システム。
8. 前記所定のガスが都市ガスである請求項６または７に記載のガス回収システム。
9. 前記閉空間がガスメータの内部空間及び／又はガス輸送導管の内部空間である請求項６〜８の何れか一項に記載のガス回収システム。

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