JP4210175B2

JP4210175B2 - ガス供給装置および方法

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Publication number: JP4210175B2
Application number: JP2003280052A
Authority: JP
Inventors: 保則大塚; 晃一森; 一郎秀
Original assignee: Air Water Inc
Current assignee: Air Water Inc
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: JP2005042064A

Description

本発明は、主としてガス切断やロウ付けに適した燃焼ガスをガス切断装置やロウ付け装置に供給するためのガス供給装置および方法に関するものである。

ガス切断やロウ付けに使用される加熱炎の燃料ガスとしては、従来から、ＬＰガス、アセチレンガス等が多く用いられ、これに酸素を加えて加熱源となる加熱炎をつくり、鋼材を加熱し、鋼材が所定温度に加熱されると切断用酸素を噴出させて、鉄との化学反応により切断を行なっていた。

また、加熱源として上記燃料ガス以外に水素ガスを用いることもあるが、酸素、水素による水素火炎は、燃焼速度が早く、また水素分子が細かいため、作業者に危険なバックファイア（逆火）を起こしたり、また、ガスの特性上使用器具にガス漏れが多く安全性の面で不安であり、主として水中で用いる水中切断に使用されているのが現状であった。

また、ＬＰガス、アセチレンガス等を用いるガス切断では、加熱した鉄との化学反応により、酸化第一鉄（ＦｅＯ）、酸化第二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）等が排出され、その際、排気ガスとして、汚染物質の二酸化炭素（ＣＯ_２）が多量に発生している。これは近年叫ばれている地球環境温暖化に繋がり、環境面で良い影響を及ぼさない。

そこで、水素ガスを主熱源とする酸素・水素混合ガスにＬＰガスを加えた混合ガスを熱源として使用することにより、危険性の多い水素火炎の燃焼速度を抑えて安全性を高めると共に、更に切断効率をも向上させることができるガス製造装置として、例えば、下記の特許文献１記載のものがある。

このガス製造装置８４は、図９に示すように、電気分解によって酸素・水素混合ガスを発生させる電解セル８０と、上記酸素・水素ガスにＬＰガスを加えることによって得られた燃焼ガスを一時的に貯留するバッファタンク８１とを有し、上記バッファタンク８１からガス切断装置等の燃焼ガス使用設備に燃焼ガスを供給するものである。そして、酸素・水素混合ガスの発生量の制御は、燃焼ガス使用設備へのガスの供給量すなわちバッファタンク８１のガス圧を電解セルのオン／オフにフィードバックさせることによって行なうようになっている。図において８２は電解液が貯留された燃料タンク、８３は発生した酸素・水素ガスから水分を除去する水分除去装置である。
特開２００３−１２９０７１号

しかしながら、上記ガス製造装置８４では、ガス発生装置である電解セル８０の能力により単位時間あたりのガス発生量の上限が決定されているため、ガス切断装置等の燃焼ガス使用設備によるガスの消費量が多くなった場合には、図１０に示すように、２台以上のガス製造装置８４を用いてその消費量に対応したガスを発生させる必要がある。図において、８５はバッファタンク８１の圧力を検知する圧力センサ、８６は上記圧力センサ８５の圧力に応じて電解セル８０のオン／オフをコントロールする制御部である。

このように２台以上のガス製造装置８４を用いてガスを供給する場合、それぞれのガス製造装置が独自に自己の圧力センサ８５の圧力値を検知してガスの発生量を制御しようとすることになるため、単純に２台のガス製造装置８４から燃焼ガスを供給するようにしたのでは、ガス発生量と必要量（供給量）とのバランスをとることができなくなる。例えば、一方のガス製造装置８４から十分なガスが供給されているにもかかわらず、他方のガス製造装置において自己のバッファタンク８１のガス圧だけを検知してどんどんガスを発生させたり、燃焼ガス使用設備で消費するガス量が多くなっても自己のバッファタンク８１のガス圧だけを検知してあまりガスを発生させなかったりするアンバランスが生じるおそれがある。

このようなアンバランスを解消するためには、従来のガス製造装置８４を２台以上用いてガスを供給する場合、各ガス製造装置８４同士を制御するための制御系の改造を行なったり、それぞれのガス製造装置８４単体を制御する制御部８６以外に、各ガス製造装置８４同士のガス発生量のバランスを調整する第２の制御装置が別途必要になったりしていた。

しかしながら、ガス製造装置８４の制御系の改造を行ってしまうと、その後、少ないガス供給量による運転に戻す場合に改造した部分を修復しなければならなくなる。したがって、大量のガスを必要とする操業と少ないガス供給量でよい操業との切り換え作業が煩雑になり、実質的に操業状態に応じた切り換えができないのが実情である。一方、第２の制御装置を別途設けると、結果的に制御系統が２重に存在することとなり、設備的な無駄が多く、設備コストやメンテナンスコストの面で不利である。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、ガス供給量の増大に容易に対応可能なガス供給装置および方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のガス供給装置は、電気の供給によりガスを発生させる発生装置を有するガス発生ユニットと、
上記発生装置から発生したガスをガス使用設備に対して供給する前に一時的に貯留するバッファタンクおよび、上記バッファタンク内のガス圧を検知する圧力センサを有するバッファユニットとを備え、
１つのバッファユニットに対して複数のガス発生ユニットを連結して各ガス発生ユニットの発生装置からそれぞれ発生したガスを上記１つのバッファユニットのバッファタンクに対して供給しうるように構成され、
上記圧力センサで検知したバッファタンクのガス圧に基づいて、上記バッファユニットに連結された各ガス発生ユニットにおける各発生装置のガス発生量を制御する制御手段をさらに備えたことを要旨とする。

また、本発明のガス供給方法は、電気の供給によりガスを発生させる発生装置を有するガス発生ユニットと、
上記発生装置から発生したガスをガス使用設備に対して供給する前に一時的に貯留するバッファタンクおよび、上記バッファタンク内のガス圧を検知する圧力センサを有するバッファユニットとを準備し、
１つのバッファユニットに対して複数のガス発生ユニットを連結して各ガス発生ユニットの発生装置からそれぞれ発生したガスを上記１つのバッファユニットのバッファタンクに対して供給し、
上記圧力センサで検知したバッファタンクのガス圧に基づいて、上記バッファユニットに連結された各ガス発生ユニットにおける各発生装置のガス発生量を制御することを要旨とする。

本発明のガス供給装置および方法は、１つのバッファユニットに対して複数のガス発生ユニットを連結して各ガス発生ユニットの発生装置からそれぞれ発生したガスを上記１つのバッファユニットのバッファタンクに対して供給する。このように、１つのバッファユニットに複数のガス発生ユニットを連結しうることから、ガスの消費量が増えて大量のガスが必要になったときはガス発生ユニットを増設し、必要量に合わせてガス発生量を増加させる。一方、ガスの消費量が減少して元に戻ったときには、増設したガス発生ユニットを撤去して必要量に合わせてガス発生量を減少させることができる。このように、ガス切断装置等の燃焼ガス使用設備によるガスの消費量の増減に合わせてガス発生ユニットの設置数を増減し、その消費量に対応したガス発生量とする操業が極めて容易に行える。

また、本発明のガス供給装置および方法は、上記圧力センサで検知したバッファタンクのガス圧に基づいて、上記バッファユニットに連結された各ガス発生ユニットにおける各発生装置のガス発生量を制御するため、１つのバッファユニットのバッファタンクのガス圧に基づいて当該バッファユニットに連結された全てのガス発生ユニットの発生装置におけるガス発生量の制御が行なわれる。したがって、従来のように単純に２台のガス製造装置を使用してガスを供給するときのように、それぞれのガス製造装置が独自に自己の圧力値を検知してガスの発生量を制御しようとすることに伴う各ガス製造装置の運転のアンバランスが生じることがない。すなわち、連結されたすべてのガス発生ユニットで発生されたガスは、１台のバッファユニットに集約されてバッファタンクに一時貯留され、上記バッファタンクすなわち集約されたバッファタンクで検知されたガス圧によって全てのガス発生装置のガス発生量を適切にコントロールするのである。

したがって、一つのガス製造装置から十分なガスが供給されているにもかかわらず、他方のガス製造装置においてどんどんガスを発生させたり、燃焼ガス使用設備で消費するガス量が多くなっているのにあまりガスを発生させなかったりするようなアンバランスが生じず、常に必要量（消費量）に対応した適切なバランスでガスを発生させることができる。このため、ガスの不足や無駄が生じないうえ、異常昇圧に伴う危険も回避できる。

しかも、制御系の改造や第２の制御装置が別途必要になることもなく、設備コストやメンテナンスコストの上でも有利であるほか、大量のガスを必要とする操業と少ないガス供給量でよい操業との操業状態に応じた切り換え作業も極めて容易に行なうことができ、フレキシブルな操業を実現することができ、ガス供給量の増大に容易に対応可能なガス供給装置および方法である。

本発明において、上記ガス発生ユニットは、発生装置で発生したガスに対して所定の混合比で混合用ガスを導入するように構成され、上記制御手段は、上記圧力センサで検知したバッファタンク内のガス圧に基づいて、各ガス発生ユニットにおいて発生装置で発生したガスに混合する混合用ガスの混合量を制御する場合には、例えば、酸素と水素の混合ガスのような爆発等の危険があるガスを発生させるような場合に、プロパンガスのような混合用ガスを導入することで爆発を防止し、安全性を確保することができる。このとき、各ガス発生ユニットに対する混合用ガスの混合量を１つのバッファユニットに集約されたバッファタンクの圧力値によって制御するため、各ガス発生ユニットにおけるガス発生量に応じた適切な混合量を維持することが可能になる。したがって、制御系の改造等を行なうことなく複数連結したガス発生ユニットのそれぞれについて安全性を確保できる。

本発明において、上記制御手段は、上記１つのバッファユニットに連結された複数のガス発生ユニットそれぞれの発生装置のガス発生量が実質的に均等になるよう制御する場合には、それぞれのガス発生ユニットの発生装置にかかる負荷が均一になり、安定したガスの供給が行なえるうえ、発生装置の寿命も延長される。すなわち、従来のように複数のガス発生装置を使用した場合、ガス発生量の適切なコントロールができないため、ガス発生装置の能力限界を超えた状態での運転が行なわれることもあったが、本発明では、それぞれのガス発生ユニットにおけるガスの発生量を略均一にすることにより能力限界を超えた状態での運転を防止し、安定したガスの供給を行なうとともに、発生装置の寿命も延長できるようになってのである。

本発明において、上記各ガス発生ユニットはバッファタンクを備えていない場合には、バッファタンクは１つのバッファユニットに集約され、各ガス発生ユニットがバッファタンクを備えない分コストを節減することができる。したがって、従来のように複数のガス発生装置を準備するのに比べ、コストメリットも大きくなる。

本発明において、上記バッファユニットは、発生装置で発生したガスをバッファタンクに対して導入する導入口を備え、上記ガス発生ユニットは、発生装置で発生したガスを流通させる第１流通路を備え、上記第１流通路の一端は、上記バッファユニットの導入口または他のガス発生ユニットの第１流通路の他端に着脱可能に接続しうるようになっており、上記第１流通路の他端は、他のガス発生ユニットの第１流通路の一端に着脱可能に接続しうるようになっている場合には、１台のバッファユニットに対し、１台のガス発生ユニットを連結して使用するときは、バッファユニットの導入口にガス発生ユニットの第１流通路の一端を接続して用いればよく、それに２台目のガス発生ユニットを連結して使用するときは、上記１台目のガス発生ユニットの第１流通路の他端に、２台目のガス発生ユニットの第１流通路の一端を接続すればよい。３台目や４台目のガス発生ユニットも同様にして連結することができ、１台のバッファユニットにガス発生ユニットを直列的に接続し、接続するガス発生ユニットの数を容易に増やし、あるいは減らすことが可能となる。

本発明において、上記ガス発生ユニットは、発生装置で発生したガスに混合する混合用ガスを流通させる第２流通路を備え、上記第２流通路の一端は、他のガス発生ユニットの第２流通路の他端に着脱可能に接続しうるようになっており、上記第２流通路の他端は、他のガス発生ユニットの第２流通路の一端に対して着脱可能に接続しうるようになっている場合には、ガス発生ユニットにおいて混合用ガスを混合させる装置においても、１台のバッファユニットに対し、２台目のガス発生ユニットを連結して使用するときは、上記１台目のガス発生ユニットの第２流通路の他端に、２台目のガス発生ユニットの第２流通路の一端を接続すればよい。３台目や４台目のガス発生ユニットも同様にして連結することができ、１台のバッファユニットにガス発生ユニットを直列的に接続し、接続するガス発生ユニットの数を容易に増やし、あるいは減らすことが可能となる。

つぎに、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施例のガス供給装置を示す図である。図において、１はガス発生ユニット、２は上記発生装置１５から発生したガスをガス使用設備に対して供給する前に一時的に貯留するバッファタンク６を有するバッファユニットである。

上記バッファユニット２は、バッファタンク６と、上記バッファタンク６内のガス圧を検知する圧力センサ７とを備えている。

上記バッファタンク６には、ガス発生ユニット１で発生されたガスが導入される導入口９が設けられているとともに、タンク内に貯留されたガスをガス切断装置等のガス使用設備に対して供給する供給口１０ａ，１０ｂ，１０ｃが設けられている。上記導入口９は、図において鎖線で概略図示した筐体の側面部に配置されており、例えば導入口９に対するガス発生ユニット１の第１流通路１８の下流端１８ａ（後述する）の接続が容易に行なえるようになっている。同様に、供給口１０ａ，１０ｂ，１０ｃもガス使用設備との接続が容易なように筐体の側面部に配置されている。１１は、供給口１０ａの開口部に取り付けられた消炎器である。

また、上記バッファユニット２には、ベント路１２が設けられており、ベント路１２の下流端１２ａおよび上流端１２ｂは筐体の側面部に配置され、例えば、上流端１２ｂに対するガス発生ユニット１の第３流通路２０の下流端２０ａ（後述する）の接続が容易に行なえるようになっている。

上記ガス発生ユニット１は、電気の供給によりガスを発生させる発生装置１５を備えている。

上記発生装置１５は、電気分解によりガスを発生させる電解セル１６と、上記電解セル１６が接続されて電解セル１６で電気分解された水素と酸素の混合状態のガスおよび水を貯留する電解タンク１７とから構成されている。上記電解セル１６は、両極に直流電流が与えられることにより内部の水あるいは他から供給される水や水蒸気を電気分解し、酸素と水素の混合気体（以下「酸水素ガス」という）を電解タンク１７内に発生させる。

上記電解タンク１７と電解セル１６は循環路３４で接続されており、電解タンク内の水を循環路３４を介して電解セル１６に供給して循環させるようになっている。上記循環路３４には、開閉弁３５，フィルタ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ、ポンプ３７、冷却器３８が設けられている。３９はドレンバルブである。電解タンク１７内の水中にはマグネットフィルタ４０が浸漬されており、電解セル１６の電極の消耗で生じるスラッジを吸着除去している。フィルタ３６ａ，３６ｂ，３６ｃは電解タンク１７から排出された水に混入するスラッジ等をろ過する。冷却器３８は、電解タンク１７から排出された水を循環する際に冷却する。したがって、電解タンク１７内の水温を計測する液温計４６で計測された液温に応じてポンプ３７が稼動して水を循環させ、電解タンク１７内の水温の異常上昇を防止するようになっている。

上記電解タンク１７には、ポンプ３２および自動弁３３が設けられて純水を補給する補給路３１が接続されている。上記ポンプ３２は、電解タンク１７内の液面を計測する液面計の計測値に応じて稼動し、液面が低下した際に自動的に純水を補給するようになっている。

上記電解タンク１７の上部空間内に、電気分解で発生した酸水素ガスが充満するようになっている。上記電解タンク１７の上部空間には、混合用ガス供給路２５が連通しており、電気分解で発生した酸水素ガスにＬＰＧ等の混合用ガスを所定の混合比率で導入するようになっている。

上記混合用ガス供給路２５には、爆発性の高い酸水素ガスの逆流を防ぐ逆止弁２８、開閉弁２９、混合用ガスの流量を調節して発生した酸水素ガスに対する混合用ガスの混合比率を調節する流量調節器２７、自動弁３０ならびに圧力計２６が設けられている。上記混合用ガス供給路２５は、図において鎖線で概略図示した筐体の一側から他側に向かって混合用ガスを流通させる第２流通路１９に接続され、この第２流通路１９から混合用ガスを導入するようになっている。

上記第２流通路１９は、発生装置１５で発生したガスに混合する混合用ガスを流通させるものであり、第２流通路１９の他端である上流端１９ｂから一端である下流端１９ａに向かって混合用ガスを流通するようになっている。そして、図２に示すように、複数台のガス発生ユニット１を直列状に連結するときは、第２流通路１９の下流端１９ａを他のガス発生ユニット１の第２流通路１９の上流端１９ｂに着脱可能に接続しうるようになっている。また、上記第２流通路１９の下流端１９は、他のガス発生ユニット１の第２流通路１９の上流端１９ａに対して着脱可能に接続しうるようになっている。

このようにすることにより、１台目のガス発生ユニットが既に接続されたバッファユニット２に対し、２台目のガス発生ユニット１を連結して使用する場合には、上記１台目のガス発生ユニット１の第２流通路１９の上流端１９ｂに、２台目のガス発生ユニット１の第２流通路１９の下流端１９ａを接続すればよい。３台目や４台目のガス発生ユニット１も同様にして連結することができ、１台のバッファユニット２にガス発生ユニット１を直列的に複数台接続し、接続するガス発生ユニット１の数を容易に増やし、あるいは減らすことが可能となる。

上記電解タンク１７の上部空間には、酸水素ガスに対して所定比率のＬＰＧ等の混合用ガスが導入された燃料ガスを取り出す燃料ガス取出路２３が連通している。この燃料ガス取出路２３には、取り出した燃料ガスを常温まで冷却する冷却器２２、燃料ガスに含まれる水分を除去する水分除去器２１が設けられている。上記水分除去器２１には、除去された水分を電解タンク１７内に戻すドレン管２４が接続されている。

上記燃料ガス取出路２３は、筐体の一側から他側に向かって燃料ガスを流通させる第１流通路１８に接続され、この第１流通路１８に対して取り出した燃料ガスを流出させるようになっている。

上記第１流通路１８は、電解タンク１７で発生した酸水素ガスに所定の混合用ガスが混合された燃料ガスを流通させるものであり、第１流通路１８の他端である上流端１８ｂから一端である下流端１８ａに向かって燃料ガスを流通するようになっている。そして、図２に示すように、ガス発生ユニット１をバッファユニット２に連結するときは、上記第１流通路１８の下流端１８ａは、上記バッファユニット２の導入口９に着脱可能に接続しうるようになっている。また、１台目のガス発生ユニット１に２台目のガス発生ユニット１を連結するときは、２台目のガス発生ユニット１の第１流通路１８の下流端１８ａを、１台目のガス発生ユニット１の第１流通路１８の上流端１８ｂに着脱可能に接続しうるようになっている。

このようにすることにより、１台のバッファユニット２に対し、１台のガス発生ユニット１を連結して使用するときは、バッファユニット２の導入口９にガス発生ユニット１の第１流通路１８の下流端１８ａを接続して用いればよく、それに２台目のガス発生ユニット１を連結して使用するときは、上記１台目のガス発生ユニット１の第１流通路１８の上流端１８ｂに、２台目のガス発生ユニット１の第１流通路１８の下流端１８ａを接続すればよい。３台目や４台目のガス発生ユニット１も同様にして連結することができ、１台のバッファユニット２にガス発生ユニット１を直列的に接続し、接続するガス発生ユニット１の数を容易に増やし、あるいは減らすことが可能となる。

上記電解タンク１７の上部空間には、電解タンク１７内の圧力が一定以上になったときに内部のガスを放出する放出路４１が連通している。上記放出路４１には、電解タンク１７への外気の侵入を防止する逆止弁４２、所定圧力以上で開放する安全弁４４および開閉弁４３が設けられている。上記放出路４１は、筐体の一側から他側に向かって排ガスを流通させる第３流通路２０に接続され、この第３流通路２０に対して取り出した排気ガスを流出させるようになっている。

上記第３流通路２０は、電解タンク１７から排出される排ガスを流通させるものであり、第３流通路２０の他端である上流端２０ｂから一端である下流端２０ａに向かって排ガスを流通するようになっている。そして、図２に示すように、ガス発生ユニット１をバッファユニット２に連結するときは、上記第３流通路２０の下流端２０ａは、上記バッファユニット２のベント路１２の上流端１２ｂに着脱可能に接続しうるようになっている。このとき、排ガスは、バッファユニット２のベント路１２の下流端１２ａから大気排出される。また、１台目のガス発生ユニット１に２台目のガス発生ユニット１を連結するときは、２台目のガス発生ユニット１の第３流通路２０の下流端２０ａを、１台目のガス発生ユニット１の第３流通路２０の上流端２０ｂに着脱可能に接続しうるようになっている。

このようにすることにより、１台のバッファユニット２に対し、１台のガス発生ユニット１を連結して使用するときは、バッファユニット２のベント路１２の上流端１２ｂにガス発生ユニット１の第３流通路２０の下流端２０ａを接続して用いればよく、それに２台目のガス発生ユニット１を連結して使用するときは、上記１台目のガス発生ユニット１の第３流通路２０の上流端２０ｂに、２台目のガス発生ユニット１の第３流通路２０の下流端２０ａを接続すればよい。３台目や４台目のガス発生ユニット１も同様にして連結することができ、１台のバッファユニット２にガス発生ユニット１を直列的に接続し、接続するガス発生ユニット１の数を容易に増やし、あるいは減らすことが可能となる。

図２は、上述したバッファユニット２およびガス発生ユニット１の連結状態と制御系を説明する図である。この例は、１台のバッファユニット２に対して３台のガス発生ユニット１ａ，１ｂ，１ｂを連結した状態である。

バッファユニット２に対して１台目として連結されたガス発生ユニット１ａはマスターユニット１ａであり、制御部５１ａと入力パネル５２とを有している。上記マスターユニット１ａに対して２台目および３台目として連結されたガス発生ユニット１ｂは、サブユニット１ｂであり、制御部５１ｂを備えているが入力パネル５２を備えていない。また、各筐体において５３はインターフェースであり、バッファユニット２とマスターユニット１ａ間、マスターユニット１ａとサブユニット１ｂ間、サブユニット１ｂ同士の間でそれぞれ接続ケーブルを介してデータを送受信しうるようになっている。

この状態で、１つのバッファユニット２に対して複数のガス発生ユニット１（この例ではマスターユニット１ａ１台およびサブユニット１ｂ２台）が連結され、各ガス発生ユニット１の発生装置１５からそれぞれ発生した酸水素ガスとＬＰＧ等の混合用ガスとからなる燃焼ガスを上記１つのバッファユニット２のバッファタンク６に対して供給しうるように構成されている。

すなわち、各電解タンク１７から取り出された燃料ガスは、それぞれのガス発生ユニット１の第１流通路１８に流出される。各ガス発生ユニット１が接続された状態では、それぞれの第１流通路１８はその下流端１８ａと上流端１８ｂ同士が連結され、互いに連通している。また、マスターユニット１ａの第１流通路１８の下流端１８ａはバッファユニット２の導入口９に接続されていることから、全てのガス発生ユニット１の電解タンク１７から取り出された燃料ガスは連結状態の第１連通路１８，１８…を通ってバッファタンク６に導入されるのである。なお、この例では、３台目すなわち最も上流側に配置され連結されたガス発生ユニット１の第１連通路１８の上流端１８ｂは、封止部材で栓がされている。

また、各電解タンク１７に対して導入する混合用ガスも、接続状態の第２流通路１９を介してそれぞれのガス発生ユニット１の電解タンク１７に導入される。すなわち各ガス発生ユニット１が接続された状態では、それぞれの第２流通路１９はその下流端１９ａと上流端１９ｂ同士が連結され、互いに連通している。また、最も上流側に配置され連結されたサブユニット１ｂの第２流通路１９の上流端１９ｂは、ＬＰＧ等の供給設備と接続されることから、全てのガス発生ユニット１の電解タンク１７に対して導入される混合用ガスは連結状態の第２連通路１９，１９…を通って導入されるのである。なお、この例では、１台目すなわち最も下流側に配置され連結されたガス発生ユニット１の第２連通路１９の下流端１９ａは、封止部材で栓がされている。

さらに、各電解タンク１７から排出される排ガスも、接続状態の第３流通路２０を介して流通し、バッファユニット２のベント路１２を介して大気放出される。すなわち各ガス発生ユニット１が接続された状態では、それぞれの第３流通路２０はその下流端２０ａと上流端２０ｂ同士が連結され、互いに連通している。また、最も下流側に配置され連結されたマスターユニット１ａの第３流通路２０の下流端２０ａは、バッファユニット２のベント路１２の上流端１２ｂに接続されていることから、全てのガス発生ユニット１の電解タンク１７から排出される排ガスは連結状態の第３連通路２０，２０…を通ってバッファユニット２のベント路１２の下流端１２ａから大気放出されるのである。なお、この例では、最も上流側に配置され連結されたガス発生ユニット１の第３連通路２０の上流端２０ｂは、封止部材で栓がされている。

このように、１つのバッファユニット２に複数のガス発生ユニット１を連結しうることから、ガスの消費量が増えて大量のガスが必要になったときはガス発生ユニット１（この例ではサブユニット１ｂ）を増設し、必要量に合わせてガス発生量を増加させる一方、ガスの消費量が減少して元に戻ったときには、増設したガス発生ユニット１（この例ではサブユニット１ｂ）を撤去して必要量に合わせてガス発生量を減少させることができる。このように、ガス切断装置等の燃焼ガス使用設備によるガスの消費量の増減に合わせてガス発生ユニット１（この例ではサブユニット１ｂ）の設置数を増減し、その消費量に対応したガス発生量とする操業が極めて容易に行える。

つぎに、制御系について説明する。

この実施例は、上述したように、バッファユニット２に対して１台目として制御部５１と入力パネル５２とを有したマスターユニット１ａが連結され、上記マスターユニット１ａに対して２台目および３台目として制御部５１を備え入力パネル５２を備えていないサブユニット１ｂが連結されている。上記バッファユニット２、マスターユニット１ａ、サブユニット１ｂ間はインターフェースおよび接続ケーブルを介してデータの送受信が行なわれる。

そして、上記各制御部５１ａ，５１ｂは、バッファユニット２の圧力センサ７で検知したバッファタンク６のガス圧に基づいて、上記バッファユニット２に連結された各ガス発生ユニット１すなわちマスターユニット１ａ、サブユニット１ｂ，１ｂにおける各発生装置１５のガス発生量を制御する。

すなわち、圧力センサ７で検知された圧力値の信号は、バッファユニット２からマスターユニット１ａの制御部５１ａに送信される。このマスターユニット１ａの制御部５１ａには、何台のサブユニット１ｂが連結されているかの情報をあらかじめ記憶させておく。マスターユニット１ａの制御部５１ａは、受信した圧力値に応じて必要なガス発生量を演算し、連結されたサブユニット１ｂの台数によって、自己であるマスターユニット１ａおよび連結されたサブユニット１ｂ，１ｂにおいてそれぞれ発生させるガス量を演算し、このガス量を発生させる電解指令値に換算する。

そして、マスターユニット１ａの制御部５１ａで演算された電解指令値に基づいて、マスターユニット１ａの制御部５１ａは、自己のユニットの発生装置１５に対して電解指令を行ない機器制御を行なう。また、上記電解指令値は、マスターユニット１ａの制御部５１ａからサブユニット１ｂの制御部５１ｂに送信され、サブユニット１ｂの制御部５１ｂは、受信した電解指令値に基づいて自己のユニットの発生装置１５に対する電解指令および機器制御を行なう。

このように、１つのバッファユニット２のバッファタンク６のガス圧に基づいて当該バッファユニット２に連結された全てのガス発生ユニット１ａ，１ｂの発生装置１５におけるガス発生量の制御が行なわれる。したがって、従来のように単純に２台のガス製造装置を使用してガスを供給するときのように、それぞれのガス製造装置が独自に自己の圧力値を検知してガスの発生量を制御しようとすることに伴う各ガス製造装置の運転のアンバランスが生じることがない。すなわち、連結されたすべてのガス発生ユニットで発生されたガスは、１台のバッファユニット２に集約されてバッファタンク６に一時貯留され、上記バッファタンク６すなわち集約されたバッファタンク６で検知されたガス圧によって全てのガス発生装置のガス発生量を適切にコントロールするのである。

また、上記制御部５１ａ，５１ｂは、上記圧力センサ７で検知したバッファタンク６内のガス圧に基づいて、各ガス発生ユニット１すなわちマスターユニット１ａ、サブユニット１ｂ，１ｂにおいて発生装置１５で発生したガスに混合する混合用ガスの混合量を制御する。

すなわち、マスターユニット１ａの制御部５１は、受信した圧力値および連結されたサブユニット１ｂの台数によって、自己であるマスターユニット１ａおよび連結されたサブユニット１ｂ，１ｂにおいてそれぞれ発生させるガス量を演算して電解セル１６に流す電流値に換算し、このガス量すなわち電流値に対して所定の混合比となるように導入する混合用ガスのガス量を演算する。そしてこの演算値を流量調節器２７の調節指令値に換算する。

そして、マスターユニット１ａの制御部５１ａで演算された調節指令値に基づいて、マスターユニット１ａの制御部５１ａは、自己のユニットの流量調節器２７に対して調節指令を行ない機器制御を行なう。また、上記調節指令値は、マスターユニット１ａの制御部５１ａからサブユニット１ｂの制御部５１ｂに送信され、サブユニット１ｂの制御部５１ｂは、受信した調節指令値に基づいて自己のユニットの流量調節器２７に対する調節指令および機器制御を行なう。

そして、必要とされるガス量がそれほど多くないときは、１台目のガス発生ユニット１としてマスターユニット１ａだけをバッファユニット２に連結して使用し、必要ガス量が多くなるに従い、２台目以降のガス発生ユニット１としてサブユニット１ｂを上記マスターユニット１ａに対して直列状に連結して使用するのである。

このように、酸水素ガスのような爆発等の危険があるガスを発生させるような場合に、プロパンガスのような混合用ガスを導入することで爆発を防止し、安全性を確保することができる。このとき、各ガス発生ユニット１ａ，１ｂに対する混合用ガスの混合量を１つのバッファユニット２に集約されたバッファタンク６の圧力値によって制御するため、各ガス発生ユニット１ａ，１ｂにおけるガス発生量に応じた適切な混合量を維持することが可能になる。したがって、制御系の改造等を行なうことなく複数連結したガス発生ユニット１ａ，１ｂのそれぞれについて安全性を確保できる。

このとき、上記制御手段５１ａ，５１ｂは、上記１つのバッファユニット２に連結された複数のガス発生ユニット１ａ，１ｂそれぞれの発生装置１５のガス発生量が実質的に均等になるよう制御することが望ましい。このようにすることにより、それぞれのガス発生ユニット１ａ，１ｂの発生装置１５にかかる負荷が均一になり、安定したガスの供給が行なえるうえ、発生装置１５の寿命も延長される。すなわち、従来のように複数のガス発生装置を使用した場合、ガス発生量の適切なコントロールができないため、ガス発生装置の能力限界を超えた状態での運転が行なわれることもあったが、本発明では、それぞれのガス発生ユニット１ａ，１ｂにおけるガスの発生量を略均一にすることにより能力限界を超えた状態での運転を防止し、安定したガスの供給を行なうとともに、電解セル１６を含む発生装置１５の寿命も延長できるようになってのである。

また、上記各ガス発生ユニット１ａ，１ｂはバッファタンク６を備えていないため、バッファタンク６は１つのバッファユニット２に集約され、各ガス発生ユニット１ａ，１ｂがバッファタンク６を備えない分コストを節減することができる。したがって、従来のように複数のガス発生装置を準備するのに比べ、コストメリットも大きくなる。

また、上記ガス供給装置では、ガス発生ユニット１をマスターユニット１ａと、マスターユニット１ａよりも構成部品の少ないサブユニット１ｂとから構成し、バッファユニット２には１台目としてマスターユニット１ａを接続し、２台目以降として上記マスターユニット１ａにサブユニット１ｂを直列状に連結するようにした。このように、サブユニット１ｂはマスターユニット１ａよりも構成部品が少ないため、低コストとなり、全体としてコスト的に有利であり、特に連結するサブユニット１ｂ数が多くなるほど有利である。

また、連結されたサブユニット１ｂの台数の入力等の設定操作等は、マスターユニット１ａだけで行なえばよく、他のサブユニット１ｂはマスターユニット１ａの設定に対応して制御を行うため、設定操作の手間も極めて少なくてすむ。

図３は、本発明の第２の実施例のガス供給装置を示す図である。

この例では、各ガス発生ユニット１は、制御部５１と入力パネル５２とをそれぞれ備えており、マスターユニット１ａとサブユニット１ｂの区別なく、１つのバッファユニット２に対して共通のガス発生ユニット１を複数直列状に連結するようになっている。また、バッファユニット２と直列状に連結されたガス発生ユニット１は、インターフェース５３および接続ケーブルによってデータの送受信が行なわれるようになっている。

そして、圧力センサ７で検知された圧力値の信号は、バッファユニット２から各ガス発生ユニット１の制御部５１に送信される。このとき、各ガス発生ユニット１の制御部５１には、何台のガス発生ユニット１が連結されているかの情報をあらかじめ記憶させておく。各ガス発生ユニット１の制御部５１は、受信した圧力値に応じて必要なガス発生量を演算し、連結されたガス発生ユニット１の台数によって、自己のユニットの発生装置１５において発生させるガス量を演算し、このガス量を発生させる電解指令値に換算する。そして、各ガス発生ユニット１の制御部５１で演算された電解指令値に基づいて、発生装置１５に対して電解指令を行ない機器制御を行なう。

また、各ガス発生ユニット１の制御部５１は、受信した圧力値および連結されたガス発生ユニット１の台数によって、自己のユニットの発生装置１５において発生させるガス量を演算して電解セル１６に流す電流値に換算し、このガス量すなわち電流値に対して所定の混合比となるように導入する混合用ガスのガス量を演算する。そしてこの演算値を流量調節器２７の調節指令値に換算する。そして、各ガス発生ユニット１の制御部５１で演算された調節指令値に基づいて、自己のユニットの流量調節器２７に対して調節指令を行ない機器制御を行なう。

そして、必要とされるガス量がそれほど多くないときは、１台目のガス発生ユニット１だけをバッファユニット２に連結して使用し、必要ガス量が多くなるに従い、２台目以降のガス発生ユニット１を上記１台目のガス発生ユニット１に対して直列状に連結して使用するのである。

この実施例でも上記第１実施例と同様の作用効果を奏する。なお、図３において第１実施例と同様の部分には同じ符号を付している。

図４は、本発明の第３の実施例のガス供給装置を示す図である。

この実施例は、バッファユニット２とガス発生ユニット１以外に、入力パネル５２と制御部５１とを備えた制御ユニット３を使用する例である。そして、各ガス発生ユニット１には制御部５１および入力パネル５２を備えていない。

上記制御ユニット３は、筐体の一側から他側に向かってガスを流通させる第１流通路１８および第３流通路２０を備えている。上記第１流通路１８の一端である下流端１８ａは、バッファユニット２の導入口９に着脱可能に連結されるようになっている。また、上記第１流通路１８の他端である上流端１８ｂは、１台目のガス発生ユニット１の第１流通路１８の下流端１８ａと着脱可能に連結されるようになっている。

また、上記第３流通路２０の一端である下流端２０ａは、バッファユニット２のベント路１２の上流端１２ｂに着脱可能に連結されるようになっている。また、上記第３流通路２０の他端である上流端２０ｂは、１台目のガス発生ユニット１の第３流通路２０の下流端２０ａと着脱可能に連結されるようになっている。

これにより、バッファユニット２に上記制御ユニット３を連結し、この制御ユニット３に対して１台目以降のガス発生ユニット１を直列状に連結しうるようになっている。そして、各ガス発生ユニット１で精製された燃料ガスは、制御ユニット３の第１流通路１８を介してバッファタンク６に導入され、各ガス発生ユニット１から排出された排ガスは、制御ユニット３の第３流通路２０を介してベント路１２から放出されるようになっている。

また、上記制御ユニット３の制御部５１は、インターフェース５３および接続ケーブルを介してバッファユニット２の圧力センサ７から圧力値を受信する。このとき、上記制御部５１には、何台のガス発生ユニット１が連結されているかの情報をあらかじめ記憶させておく。上記制御部５１は、受信した圧力値に応じて必要なガス発生量を演算し、連結されたガス発生ユニット１の台数によって、各ユニットの発生装置１５において発生させるガス量を演算し、このガス量を発生させる電解指令値に換算する。

また、上記制御部５１は、受信した圧力値および連結されたガス発生ユニット１の台数によって、各ユニットの発生装置１５において発生させるガス量を演算し、このガス量に対して所定の混合比となるように導入する混合用ガスのガス量を演算する。そしてこの演算値を流量調節器２７の調節指令値に換算する。

そして、上記制御部５１は、演算された電解指令値に基づいて、各ガス発生ユニット１の発生装置１５に対して電解指令を行ない機器制御を行なうとともに、演算された調節指令値に基づいて、各ユニットの流量調節器２７に対して調節指令を行ない機器制御を行なう。このときの電解指令値、調節指令値、制御信号等は、インターフェース５３および接続ケーブルを介して制御ユニット３の制御部から各ガス発生ユニット１に対して伝送される。

この実施例でも上記各実施例と同様の作用効果を奏する。なお、図４において第１実施例と同様の部分には同じ符号を付している。

図５は、本発明の第４の実施例のガス供給装置を示す図である。

この実施例は、バッファユニット２に１台目として連結されるガス発生ユニット１であるマスターユニット１ａに入力パネル５２と制御部５１とを備え、上記マスターユニット１ａに対して２台目以降として連結されるサブユニット１ｂには制御部５１および入力パネル５２を備えていない。

上記制御部５１は、インターフェース５３および接続ケーブルを介してバッファユニット２の圧力センサ７から圧力値を受信する。このとき、上記制御部５１には、自己のマスターユニット１ａを含めて何台のガス発生ユニット１が連結されているかの情報をあらかじめ記憶させておく。上記制御部５１は、受信した圧力値に応じて必要なガス発生量を演算し、連結されたガス発生ユニット１の台数によって、各ユニットの発生装置１５において発生させるガス量を演算し、このガス量を発生させる電解指令値に換算する。

そして、上記制御部５１は、演算された電解指令値に基づいて、各サブユニット１ｂの発生装置１５に対して電解指令を行ない機器制御を行なうとともに、演算された調節指令値に基づいて、各ユニットの流量調節器２７に対して調節指令を行ない機器制御を行なう。このときの電解指令値、調節指令値、制御信号等は、インターフェース５３および接続ケーブルを介して制御ユニット３の制御部から各ガス発生ユニット１に対して伝送される。

この実施例でも上記各実施例と同様の作用効果を奏する。なお、図５において第１実施例と同様の部分には同じ符号を付している。

図６〜８は、本発明の第５の実施例のガス供給装置を示す図である。

この実施例は、バッファユニット２の変形例を示している。

図６は、第１例であり、バッファユニット２を複数（この例では２つ）連結して用いており、上流側（図示の右側）のバッファユニット２に複数のガス発生ユニット１が直列状に連結されている。

すなわち、上記バッファユニット２は、ベント路１２の一端である下流端１２ａが、他のバッファユニット２のベント路１２の他端である上流端１２ｂに着脱可能に連結しうるようになっている。また、バッファタンク６の供給口１０ａは、他のバッファユニット２の導入口９に着脱可能に連結しうるようになっている。

この状態で、各バッファユニット２のバッファタンク６は、連通しており、圧力値が均等になるように圧力バランスが保たれている。したがって、２つのバッファタンク６のうちいずれか一方のバッファタンク６の圧力センサ７で圧力値を検知すればよいが、この例では、１台目のガス発生ユニット１が連結されて上流側に配置されたバッファユニット２のバッファタンク６の圧力センサ７から圧力値を検知し、ガス発生量の制御に用いている。

ガス発生ユニット１の連結数が多くなって一度に大量のガスを発生させて使用する場合に、１台のバッファユニット２のバッファタンク６では容量の不足が生じる場合があるが、この例のように、２台のバッファユニットを連結して用いることによりバッファタンク６の容量を確保し、大容量のガス供給装置として用いることができるのである。

図７は、第２例であり、ガス発生ユニット１の連結数が多くなって一度に大量のガスを発生させて使用する場合に用いるバッファ容量を増大させたバッファユニット２である。

このバッファユニット２は、バッファタンクが複数（この例では２つ）連結された状態で配置されている。そして、上流側のバッファタンク６にガス発生ユニット１で発生されたガスが導入され、下流側のバッファタンク６からガス使用設備に供給される。

各バッファユニット２のバッファタンク６は、連通しており、圧力値が均等になるように圧力バランスが保たれている。したがって、２つのバッファタンク６のうちいずれか一方のバッファタンク６の圧力センサ７で圧力値を検知すればよいが、この例では、１台目のガス発生ユニット１が連結されて上流側に配置されたバッファユニット２のバッファタンク６の圧力センサ７から圧力値を検知し、ガス発生量の制御に用いている。

図８は、第３例であり、ガス発生ユニット１の連結数が多くなって一度に大量のガスを発生させて使用する場合に用いるバッファ容量を増大させたバッファユニット２である。このバッファユニット２は、大容量のバッファタンク６が配置されたものである。

なお、上記各実施例では、ガス発生ユニット１にはそれぞれ電解セル１６、電解タンク１７、水分除去器２１等を１つずつ設けるようにしたが、これに限定するものではなく、適宜複数とすることができる。

また、上記各実施例では、混合用ガスとしてＬＰＧ（プロパンガス）を例示したが、これに限定するものではなく、エチレンガス，天然ガス，ブタンガスその他各種の可燃性ガスを用いることができる。

また、上記各実施例の装置および方法は、発生装置１５として電気分解で水を電気分解して酸水素ガスを発生させるものを例示したが、これに限定するものではなく、電気の供給によりガスを発生させるものであれば、各種のものに適用することができる。

上記ガス供給装置および方法は、例えばガス切断機をはじめ各種のガス使用設備に対してガスを供給する設備として適用することができる。

本発明のガス供給装置のバッファユニットとガス発生ユニットを示す構成図である。本発明のガス供給装置の第１実施例を説明する図である。本発明のガス供給装置の第２実施例を説明する図である。本発明のガス供給装置の第３実施例を説明する図である。本発明のガス供給装置の第４実施例を説明する図である。本発明のガス供給装置の第５実施例の第１例を説明する図である。本発明のガス供給装置の第５実施例の第２例を説明する図である。本発明のガス供給装置の第５実施例の第３例を説明する図である。従来例の装置を示す図である。上記従来例の装置を２台用いた状態を示す図である。

符号の説明

１ガス発生ユニット１ａマスターユニット
１ｂサブユニット２バッファユニット
３制御ユニット６バッファタンク
７圧力センサ８ドレンバルブ
９導入口１０ａ〜１０ｃ供給口
１１消炎器１２ベント路
１２ａ下流端１２ｂ上流端
１５発生装置１６電解セル
１７電解タンク１８第１流通路
１８ａ下流端１８ｂ上流端
１９第２流通路１９ａ下流端
１９ｂ上流端２０第３流通路
２０ａ下流端２０ｂ上流端
２１水分除去器２２冷却器
２３燃料ガス取出路２４ドレン管
２５混合用ガス供給路２６圧力計
２７流量調節器２８逆止弁
２９開閉弁３０自動弁
３１水補給路３２ポンプ
３３自動弁３４循環路
３５開閉弁３６ａ〜３６ｃフィルタ
３７ポンプ３８冷却器
３９ドレンバルブ４０マグネットフィルタ
４１放出路４２逆止弁
４３開閉弁４４安全弁
４６液温計４７液面計
５１，５１ａ，５１ｂ制御部５２入力パネル
５３インターフェース５４給水路
８０電解セル８１バッファタンク
８２燃料タンク８３水分除去装置
８４ガス製造装置８５圧力センサ
８６制御部

Claims

電気の供給によりガスを発生させる発生装置を有するガス発生ユニットと、
上記発生装置から発生したガスをガス使用設備に対して供給する前に一時的に貯留するバッファタンクおよび、上記バッファタンク内のガス圧を検知する圧力センサを有するバッファユニットとを備え、
１つのバッファユニットに対して複数のガス発生ユニットを連結して各ガス発生ユニットの発生装置からそれぞれ発生したガスを上記１つのバッファユニットのバッファタンクに対して供給しうるように構成され、
上記圧力センサで検知したバッファタンクのガス圧に基づいて、上記バッファユニットに連結された各ガス発生ユニットにおける各発生装置のガス発生量を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とするガス供給装置。
上記ガス発生ユニットは、発生装置で発生したガスに対して所定の混合比で混合用ガスを導入するように構成され、
上記制御手段は、上記圧力センサで検知したバッファタンク内のガス圧に基づいて、各ガス発生ユニットにおいて発生装置で発生したガスに混合する混合用ガスの混合量を制御する請求項１記載のガス供給装置。
上記制御手段は、上記１つのバッファユニットに連結された複数のガス発生ユニットそれぞれの発生装置のガス発生量が実質的に均等になるよう制御する請求項１または２記載のガス供給装置。
上記各ガス発生ユニットはバッファタンクを備えていない請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス供給装置。
上記バッファユニットは、発生装置で発生したガスをバッファタンクに対して導入する導入口を備え、
上記ガス発生ユニットは、発生装置で発生したガスを流通させる第１流通路を備え、
上記第１流通路の一端は、上記バッファユニットの導入口または他のガス発生ユニットの第１流通路の他端に着脱可能に接続しうるようになっており、
上記第１流通路の他端は、他のガス発生ユニットの第１流通路の一端に着脱可能に接続しうるようになっている請求項１〜４のいずれか一項に記載のガス供給装置。
上記ガス発生ユニットは、発生装置で発生したガスに混合する混合用ガスを流通させる第２流通路を備え、
上記第２流通路の一端は、他のガス発生ユニットの第２流通路の他端に着脱可能に接続しうるようになっており、
上記第２流通路の他端は、他のガス発生ユニットの第２流通路の一端に対して着脱可能に接続しうるようになっている請求項２〜３のいずれか一項に記載のガス供給装置。
電気の供給によりガスを発生させる発生装置を有するガス発生ユニットと、
上記発生装置から発生したガスをガス使用設備に対して供給する前に一時的に貯留するバッファタンクおよび、上記バッファタンク内のガス圧を検知する圧力センサを有するバッファユニットとを準備し、
１つのバッファユニットに対して複数のガス発生ユニットを連結して各ガス発生ユニットの発生装置からそれぞれ発生したガスを上記１つのバッファユニットのバッファタンクに対して供給し、
上記圧力センサで検知したバッファタンクのガス圧に基づいて、上記バッファユニットに連結された各ガス発生ユニットにおける各発生装置のガス発生量を制御することを特徴とするガス供給方法。