JP4295293B2 - 液化ガス供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばプロパン、ブタン、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、液化アンモニア等の液化ガスを家庭用または車載用の液化ガス容器等に向けて供給するのに好適に用いられる液化ガス供給装置に関する。

一般に、家庭用または自動車用の燃料として使用される液化ガスは、大型の貯蔵タンク内に貯蔵される。そして、この貯蔵タンクから家庭用または車載用の液化ガス容器（供給先の小型ボンベ）等に液化ガスを供給する方法としては、例えば送液ポンプ等を用いる方法と、加圧専用のガス（以下、加圧ガスという）を用いる方法とがある。

この場合、液化ガスの供給に送液ポンプ等を用いる方法は、高圧ガス保安法等の法律上の制約が多く、施設の安全な運用を図る必要性等から液化ガス供給施設に広いスペースを確保することが要求され、施設全体が大型化し、建設コストも増大することになる。

一方、液化ガスを加圧ガスを用いて供給する方法は、前記貯蔵タンクから液化ガスを外部に払出すときに一旦は小型の払出用容器内に小分けするように張込んで収容し、この払出用容器から液化ガスを供給先のボンベ等に向けて供給するときに、払出用容器内を加圧ガスにより加圧して液化ガスを送出するものである。

そして、この種の従来技術による液化ガス供給装置は、払出用容器内を加圧するための加圧ガスとして、例えば供給対象の液化ガスより気化（蒸発）し易いプロパンガスを用いたもの（例えば、特許文献１参照）と、窒素ガス、ヘリウムガス等の不燃性ガスを用いたものとがある（例えば、特許文献２参照）。

また、別の方法として、液化ガスの貯蔵タンクを外部から加熱媒体を用いて加温し、貯蔵タンク内の圧力を供給先のボンベよりも高い圧力に保つことにより、両者の圧力差を利用して液化ガスの供給を行うものも知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００２−１８１２９１号公報 特開２００２−１９５４９４号公報 特開２００４−２４５２７９号公報

ところで、上述した特許文献１による従来技術では、液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクとは別に、例えばプロパンガス等の加圧ガスを貯蔵する加圧ガス用の貯蔵タンクを、大型のタンクとして設ける必要があり、全体の設備が大型化してしまう。しかも、加圧ガス用の貯蔵タンク内には定期的に加圧ガスを補充する必要があるため、加圧ガスの補充作業等に手間がかかり、メンテナンス時の作業性が低下するという問題がある。

また、特許文献２による他の従来技術でも、例えば窒素ガス、ヘリウムガス等の加圧用不燃性ガスを貯蔵する加圧用不燃性ガスの貯蔵タンクを設ける必要がある上に、このタンク内にも加圧用不燃性ガスを適宜に補充しなければならず、これによって全体の設備が大型化し、メンテナンス時の作業性等を向上することができないという問題がある。

一方、特許文献３による別の従来技術は、液化ガスの貯蔵タンクよりも小容量の払出用容器を用いることなく、大型の貯蔵タンクを外部から加温する構成としているため、大型の貯蔵タンク自体に断熱対策を施す必要があり、設備全体が複雑になって大型化するという問題がある。

しかも、この場合には、貯蔵タンクから自動車の車載容器（ボンベ）等に液化ガスを直接的に供給する構成としている。このため、貯蔵タンク内には常に過剰（余分）な量の液化ガスが残留または貯蔵されることになり、このような貯蔵タンクを加温し続けるには、エネルギが余分に消費され、省エネルギ化を図ることができないという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、貯蔵タンクとは別に蒸気発生用容器を用いることにより、液化ガスの一部を加温して蒸気を発生させることができ、この蒸気を加圧ガスとして用いることにより液化ガスの供給制御を安定して行うことができるようにした液化ガス供給装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、設備全体を小型化することができ、省エネルギ化を図ることができる上に、メンテナンス時の作業性等も向上できるようにした液化ガス供給装置を提供することにある。

さらに、本発明の別の目的は、蒸気発生用容器の加温と払出用容器側での冷却とを、ヒートポンプを用いて効率的に行うことができ、省エネルギ化を実現できるようにした液化ガス供給装置を提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は、液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクと、該貯蔵タンクよりも小さい容量に形成され該貯蔵タンクから外部に払出すための液化ガスが供給される払出用容器と、該払出用容器から液化ガスを払出すときに該払出用容器内を加圧ガスによって加圧する加圧手段とを備えた液化ガス供給装置に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記加圧手段は、前記貯蔵タンクに第１のバルブを介して接続され内部に前記貯蔵タンクからの液化ガスが充填される蒸気発生用容器と、該蒸気発生用容器内で液化ガスを加温し前記液化ガスの蒸気を発生させる加温装置と、前記蒸気発生用容器と払出用容器との間に第２のバルブを介して設けられ前記蒸気発生用容器内で発生した蒸気を加圧ガスとして前記払出用容器に向け送出する蒸気送出路とにより構成し、前記蒸気発生用容器と払出用容器との間には、内部を循環する熱媒体が放熱部の位置で凝縮作用による放熱を行い吸熱部の位置では蒸発作用による吸熱を行うヒートポンプを設け、前記加温装置は前記ヒートポンプの放熱部により構成し、前記ヒートポンプの吸熱部は前記払出用容器内の液化ガスを冷却する構成としたことにある。

さらに、請求項２の発明によると、前記ヒートポンプの吸熱部は、前記払出用容器に設けられた第１の吸熱器と、該第１の吸熱器とは別に外気と接触する位置に設けられた第２の吸熱器とにより構成し、前記第１，第２の吸熱器は、前記ヒートポンプの放熱部に対して選択的に切替えて接続する構成としている。

上述の如く、請求項１に記載の発明によれば、貯蔵タンクからの液化ガスを蒸気発生用容器内に充填し、第１，第２のバルブを閉弁した状態で、加温装置により蒸気発生用容器内の液化ガスを加温すると、この容器内で液化ガスの蒸気を発生させることができる。そして、この状態で蒸気発生用容器と払出用容器との間に設けた第２のバルブを開くと、蒸気発生用容器内で発生した蒸気が蒸気送出路を通じて払出用容器内に送出されるので、このときの蒸気圧（加圧ガス）によって払出用容器から液化ガスを、供給先のボンベ（例えば、家庭用または自動車用の小型容器）等に払出すことができ、小型の払出用容器を用いた液化ガスの供給制御を安定して行うことができる。

このため、従来技術のように別途の加圧ガス（例えば、プロパンガス、窒素ガス、ヘリウムガス等）を用いる必要がなくなり、加圧ガス補充用のタンク等も不要にできるので、設備全体を小型化することができ、メンテナンス時の作業性等も向上することができる。また、貯蔵タンクよりも小型の蒸気発生用容器を加温するため、断熱対策等を簡略化することができ、液化ガスを余分に蒸発させることなく、省エネルギ化を図ることができる。

しかも、請求項１の発明は、蒸気発生用容器側の加温装置をヒートポンプの放熱部により構成し、払出用容器内の液化ガスを前記ヒートポンプの吸熱部によって冷却する構成としているので、蒸気発生用容器側の加温と払出用容器側での冷却とを、例えば冷媒等の熱媒体を用いたヒートポンプにより効率的に行うことができ、省エネルギ化を実現することができる。また、払出用容器内の液化ガスを冷却することにより、供給先のボンベに液化ガスを供給（移充填）する作業を効率的に行うことができる。

また、請求項２に記載の発明では、ヒートポンプの吸熱部を、払出用容器に設けられた第１の吸熱器と外気と接触する位置に設けられた第２の吸熱器とにより構成しているので、例えば払出用容器内の温度を監視し、液化ガスの温度が所定の設定温度に達したときには、前記ヒートポンプの放熱部を第１の吸熱器から第２の吸熱器に切替えて接続でき、このときには外気温度を利用して熱媒体（冷媒）を蒸発させ、前記放熱部側での凝縮作用による蒸気発生用容器内の液化ガスの蒸発を促進することができる。そして、払出用容器内の液化ガスが余分に冷やされるのを防ぐことができ、払出用容器から供給先のボンベに液化ガスを供給するときに、このボンベ内に液化ガスが過剰に充填される等の不具合をなくすことができる。

以下、本発明の実施の形態による液化ガス供給装置を、添付図面を参照して詳細に説明する。

ここで、図１ないし図３は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は液化ガス２を貯蔵した大型の貯蔵タンクで、この貯蔵タンク１は、耐圧性、気密性に優れた３トン未満の密閉容器（バルク容器）により構成され、その内部には、例えば液化ブタンと液化プロパンの混合物からなる液化ガス２が貯蔵されている。

そして、貯蔵タンク１は、例えば図１に示すように、後述の払出用容器７、蒸気発生用容器１３よりも高い位置に設置されている。これにより、貯蔵タンク１からは、そのヘッド圧を利用して払出用容器７、蒸気発生用容器１３内に液化ガス２を張込むことができ、液化ガス２の充填作業を容易に行い得るものである。

また、貯蔵タンク１内には、例えば内容積の９０％以下の範囲内で液化ガス２が収容され、これにより液化ガス２の過充填を防止している。そして、貯蔵タンク１内の液化ガス２は、その一部が気化（蒸発）し、例えば気化プロパンガスおよび気化ブタンガスとなって貯蔵タンク１の上層側に滞留している。

３は貯蔵タンク１に設けられた液面センサで、該液面センサ３は、貯蔵タンク１内に収容された液化ガス２の液量を、例えばヘッド圧として検出する。４は貯蔵タンク１に設けられた圧力計で、該圧力計４は、貯蔵タンク１内に収容された液化ガス２の圧力をガス圧（気体圧）として検出するものである。

５は貯蔵タンク１の底部側に接続された供給配管で、該供給配管５は、その一側が張込みバルブ６を介して貯蔵タンク１に接続され、他側（先端側）が後述する供給バルブ２０の位置まで延びている。この場合、張込みバルブ６は、後述の分岐管１４と貯蔵タンク１との間に位置して供給配管５の途中に設けられ、後述の制御装置２８（図２参照）によって開，閉弁される。

７は液化ガス２を外部に払出すときに用いる払出用容器を示し、該払出用容器７は、貯蔵タンク１に比較して十分に小さい容量（例えば、５０リッター程度）の密閉容器として形成されている。そして、払出用容器７の周壁側には、断熱材（図示せず）等を用いた断熱処理が施されている。また、払出用容器７内には、後述の冷却管２５が設けられている。

８は払出用容器７の底部側を液化ガス２の供給配管５に接続した給排管で、該給排管８は、後述の分岐管１４と供給バルブ２０との間で供給配管５から分岐している。そして、給排管８は、その途中位置に給排バルブ９が設けられ、この給排バルブ９を開弁することにより、払出用容器７に対する液化ガス２の給排が後述の如く行われるものである。

１０は払出用容器７の上部と貯蔵タンク１との間に設けられたガス均圧ラインで、該ガス均圧ライン１０は、その途中部位に設けられた均圧バルブ１１を開くことにより、払出用容器７内の圧力（ガス圧）と貯蔵タンク１の圧力とを均一化し、例えば払出用容器７内に液化ガス２の蒸気（気化ガス）が滞留するのを防ぐものである。

１２は払出用容器７内に加圧ガス（蒸気）を供給する加圧手段としての蒸気発生装置で、該蒸気発生装置１２は、後述の蒸気発生用容器１３、蒸気の送出管１８、送出バルブ１９および加熱管２４等により構成されている。

１３は液化ガス２の一部を蒸発させるための蒸気発生用容器で、該蒸気発生用容器１３は、貯蔵タンク１よりも十分に小さく、払出用容器７よりも約２倍程度に大きい容量（例えば、約１００リッター）の密閉容器として形成されている。そして、蒸気発生用容器１３の周壁側には、断熱材（図示せず）等を用いた断熱処理が施されている。また、蒸気発生用容器１３には、後述の加熱管２４が設けられている。

１４は蒸気発生用容器１３の底部側を液化ガス２の供給配管５に接続した分岐管で、該分岐管１４は、張込みバルブ６と給排管８との間で供給配管５から分岐し、蒸気発生用容器１３内に後述の充填バルブ１５を介して液化ガス２を充填するものである。

１５は分岐管１４の途中に設けられた第１のバルブとしての充填バルブで、該充填バルブ１５は、貯蔵タンク１内の液化ガス２を蒸気発生用容器１３内に張込むように充填するときに開弁され、充填後には閉弁される。また、充填バルブ１５は、図３に示すステップ１４において後述の如く、蒸気発生用容器１３内から払出用容器７内に液化ガス２を移液するときにも開弁されるものである。

１６は蒸気発生用容器１３に設けられた液面センサで、該液面センサ１６は、蒸気発生用容器１３内に収容された液化ガス２の液量を、例えばヘッド圧として検出する。１７は蒸気発生用容器１３に設けられた圧力センサで、該圧力センサ１７は、蒸気発生用容器１３内で後述の蒸気が発生したときに、その蒸気圧をガス圧（気体圧）として検出するものである。

１８は蒸気発生用容器１３内で発生した蒸気を加圧ガスとして払出用容器７に送出する蒸気送出路（以下、送出管１８という）で、該送出管１８は、その一側が蒸気発生用容器１３の上部に接続され、他側が払出用容器７の上部に接続されている。この場合、送出管１８の他側部位をガス均圧ライン１０を介して払出用容器７の上端側に接続してもよく、ガス均圧ライン１０とは別に払出用容器７の上端側に直に接続してもよい。

１９は送出管１８の途中に設けられた第２のバルブとしての送出バルブで、該送出バルブ１９は、後述の如く充填バルブ１５を介して蒸気発生用容器１３内に液化ガスを充填するときと、蒸気発生用容器１３内で発生した蒸気を払出用容器７に向けて送出するときに開弁され、これ以外のときには閉弁状態に保持されるものである。

２０は供給配管５の先端側に設けられた液化ガス２用の供給バルブで、該供給バルブ２０は、例えば家庭用または自動車用となる供給先のボンベ（図示せず）に液化ガス２を移充填ホース２１等を用いて供給するときに開弁され、これ以外のときには閉弁状態に保持される。これにより、供給バルブ２０は、供給配管５内の液化ガス２が外部（移充填ホース２１側）に漏洩したりするのを高い安全性をもって阻止するものである。

２２は蒸気発生用容器１３内で液化ガス２の蒸気を発生させるために採用した熱源となるヒートポンプで、該ヒートポンプ２２は、例えば冷媒等の熱媒体が内部を循環する循環路２３と、後述の加熱管２４、冷却管２５、圧縮機２６、膨脹弁２７等とにより所謂冷凍サイクルを構成するものである。

２４は蒸気発生装置１２の一部を構成する加温装置としての加熱管で、この加熱管２４は、図１に示す如く螺旋状またはコイル状に巻回された金属チューブ等を用いて形成され、蒸気発生用容器１３に設けられるものである。そして、加熱管２４は、循環路２３の一側に配置されるヒートポンプ２２の放熱部（放熱用熱交換器）を構成している。

ここで、金属チューブからなる加熱管２４内では、後述の圧縮機２６を用いて圧縮された熱媒体が循環することにより、熱媒体の凝縮作用による発熱（凝縮熱の発生）を促進させる。これにより、加熱管２４は、熱媒体の発熱を利用して蒸気発生用容器１３内の液化ガス２を加温する。そして、蒸気発生用容器１３内では、例えば１０〜２０℃分だけ液化ガス２が温度上昇され、液化ガス２の蒸気が発生するものである。

２５は循環路２３の他側に設けられたヒートポンプ２２の吸熱部（吸熱用熱交換器）を構成する冷却管で、該冷却管２５は、螺旋状またはコイル状に巻回された金属チューブ等を払出用容器７に設けることにより構成されている。そして、金属チューブからなる冷却管２５内では、後述の膨脹弁２７を用いて気化（蒸発）し易い状態となった熱媒体が循環することにより、熱媒体の蒸発作用による吸熱を促進させる。これにより、冷却管２５は、熱媒体の吸熱を利用して払出用容器７内の液化ガス２を冷却するものである。

２６はヒートポンプ２２の一部を構成する圧縮機で、該圧縮機２６は、例えばインバータ式の電動モータ（図示せず）等を用いて駆動される。そして、圧縮機２６は、ヒートポンプ２２の循環路２３内に充填された冷媒等の熱媒体を圧縮する。これにより、急激に温度上昇させた熱媒体は、例えば冷却管２５側から加熱管２４側に向けて循環路２３内を強制的に循環（流通）されるものである。

２７は圧縮機２６と共にヒートポンプ２２を構成する膨脹弁で、該膨脹弁２７は、加熱管２４を通過して凝縮（液相）状態となった熱媒体を急激に膨脹させ、これによって熱媒体の温度を大きく低下させる。このため、低温状態の熱媒体は、冷却管２５内を循環（流通）する間に払出用容器７内の液化ガス２を冷却し、液化ガス２からの吸熱作用により液相から気相に変換されるものである。

２８はマイクロコンピュータ等によって構成された制御装置で、該制御装置２８は、図２に示す如く入力側が液面センサ３，１６、圧力計４および圧力センサ１７等に接続され、出力側が張込みバルブ６、給排バルブ９、均圧バルブ１１、充填バルブ１５、送出バルブ１９、供給バルブ２０およびヒートポンプ２２の圧縮機２６等に接続されている。

また、制御装置２８は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる記憶部２８Ａを有し、この記憶部２８Ａ内には、液化ガス２の供給制御を行うための処理プログラム等が格納されている。そして、制御装置２８は、図３に一例として示した処理手順に従って液化ガス２の供給制御処理（払出し制御処理）等を行うものである。

本実施の形態による液化ガス供給装置は、上述の如き構成を有するもので、次に、制御装置２８による液化ガス供給制御の処理手順について図３を参照して説明する。

まず、処理動作をスタートすると、ステップ１で張込みバルブ６、給排バルブ９、均圧バルブ１１、充填バルブ１５、送出バルブ１９を全て開弁する。これにより、貯蔵タンク１内の液化ガス２をヘッド圧を利用して蒸気発生用容器１３、払出用容器７内に充填するように張込む。

次に、ステップ２では、蒸気発生用容器１３内に充填（収容）された液化ガス２の液量を、液面センサ１６により液面Ｈとして読込む。そして、ステップ３では、このときの液面Ｈが予め決められた所定量の液面Ｈ1 まで達したか否かを判定する。なお、所定量の液面Ｈ1 とは、液化ガス２が蒸気発生用容器１３内に、例えば内容積の１／３〜１／２程度まで張込まれたときの液面高さに対応している。そして、払出用容器７内には、液化ガスがほぼ満杯となるまで張込むようにする。

ここで、蒸気発生用容器１３内の液面Ｈが所定の液面Ｈ1 以上となるまでは、液化ガス２を蒸気発生用容器１３、払出用容器７内に張込む作業を続行する。そして、ステップ３で「ＹＥＳ」と判定したときには、液化ガス２が蒸気発生用容器１３内に所定量（液面Ｈ1 ）張込まれているので、ステップ４に移って充填バルブ１５と送出バルブ１９を閉弁し、その後に払出用容器７内に液化ガス２をほぼ満杯となるまで張込んだ状態で、張込み作業を停止するために張込みバルブ６、給排バルブ９、均圧バルブ１１を全て閉弁する。

次に、ステップ５では、図１に示すヒートポンプ２２を作動させるために圧縮機２６を駆動し、冷媒等の熱媒体を循環路２３内で強制的に循環させる。これにより、循環路２３の一方側に位置する冷却管２５（吸熱部）側では、熱媒体の蒸発作用による吸熱を利用して払出用容器７内の液化ガス２を冷却する。

また、循環路２３の他方側に位置する加熱管２４（放熱部）側では、熱媒体の凝縮作用による発熱を利用して蒸気発生用容器１３内の液化ガス２を加温する。そして、ステップ６では、圧力センサ１７により蒸気発生用容器１３内の圧力Ｐを読込み、ステップ７に移って圧力Ｐが所定の圧力値Ｐ1 以上に達したか否かを判定する。

この場合、ステップ７による圧力値Ｐ1 は、例えば０．０５〜０．１５ＭＰａ（メガパスカル）程度分だけ供給先のボンベ（内圧）よりも高い圧力値であればよい。そして、圧力値Ｐ1 の値は、液化ガス２の種類に応じて可変に設定されるものである。また、圧力値Ｐ1 をより高い圧力に設定すれば、これによって供給先のボンベに対する液化ガス２の払出し（供給）速度を速くすることができる。

ここで、蒸気発生用容器１３内の圧力Ｐが圧力値Ｐ1 以上になると、蒸気発生用容器１３内の液化ガス２が加温により、例えば１０〜２０℃分だけ温度上昇され、蒸気発生用容器１３内では液化ガス２の蒸気が発生していると判定することができる。

このため、ステップ７で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ８に移って圧縮機２６の駆動を停止し、蒸気発生用容器１３内の液化ガス２がこれ以上に加温され、液化ガス２の蒸気が過剰に発生するのを防ぐものである。そして、その後はステップ９に移り、液化ガス２の払出し制御を実行する。

即ち、ステップ９による払出し制御では、蒸気発生用容器１３側の送出バルブ１９を開弁すると共に、払出用容器７側の給排バルブ９と供給バルブ２０を同時に開弁し、例えば家庭用または自動車用となる供給先のボンベ（図示せず）に液化ガス２を移充填ホース２１等を用いて供給する。

このとき、蒸気発生用容器１３内で発生した液化ガス２の蒸気が送出管１８を通じて払出用容器７内に送出されるので、このときの蒸気圧（加圧ガス）によって払出用容器７から液化ガス２を供給先のボンベに向けて払出すことができ、小型の払出用容器７を用いた液化ガス２の払出し（供給）制御を安定して行うことができる。

そして、供給先のボンベ内に所定量の液化ガス２が払出された段階で、蒸気発生用容器１３側の送出バルブ１９、払出用容器７側の給排バルブ９および供給バルブ２０を全て閉弁し、ステップ９による液化ガス２の払出し制御は、これによって終了（停止）される。

次に、ステップ１０では、例えば制御装置２８の記憶部２８Ａ内に格納したカウンタＣを、「Ｃ＋１」として歩進させ、ステップ１１に移ってカウンタＣが所定の計数値Ｃ1 に達したか否かを判定する。この場合、カウンタＣの計数値Ｃ1 は、例えば４〜５回に予め設定するのが好ましい。しかし、この計数値Ｃ1 は、液化ガス２中のブタン濃度が高い場合には、例えば３〜４回に設定するのがよく、蒸気発生用容器１３の容量に応じて変えられものである。

そして、ステップ１１で「ＮＯ」と判定する間は、蒸気発生用容器１３内に液化ガス２が残留し、残りの液化ガス２を加温すれば、加圧ガスとしての蒸気が十分に発生すると判断できるので、ステップ１２に移って払出用容器７に対する液化ガス２の張込み制御を実行する。

即ち、ステップ１２による液化ガス２の張込み制御は、蒸気発生用容器１３内に液化ガス２が十分に残留している段階でのみ行うものである。そして、この場合には、蒸気発生用容器１３側の充填バルブ１５、送出バルブ１９を閉弁状態に保持したまま、張込みバルブ６、給排バルブ９、均圧バルブ１１を開弁する。これにより、貯蔵タンク１内の液化ガス２をヘッド圧を利用して払出用容器７内に充填するように張込む。

そして、払出用容器７内に液化ガス２が充満するように張込まれた段階で、張込みバルブ６、給排バルブ９、均圧バルブ１１を全て閉弁させ、ステップ１２による液化ガス２の張込み制御を停止させる。次に、その後はステップ５に移り、再び圧縮機２６を駆動してヒートポンプ２２を作動させ、払出用容器７内の液化ガス２を冷却管２５により冷却すると共に、蒸気発生用容器１３内の液化ガス２を加熱管２４により加温する。

そして、ステップ６〜ステップ１２にわたる処理動作を、前述したカウンタＣによる所定の計数値Ｃ1 分だけ繰返し、その度毎にステップ９では、蒸気発生用容器１３内で発生した液化ガス２の蒸気圧（加圧ガス）を利用して、払出用容器７から液化ガス２を供給先のボンベに向けて払出す制御を実行する。

そして、この繰返し回数が予め決められた計数値Ｃ1 （例えば、３〜５回）に達した段階、即ちステップ１１で「ＹＥＳ」と判定された段階で、次なるステップ１３に移る。なお、このようにカウンタＣを用いる判定処理はあくまでも一例であり、例えば蒸気発生用容器１３内に残留した液化ガス２の残量に基づいて、ステップ１１の判定処理を行うようにしてもよい。

次に、蒸気発生用容器１３内の液化ガス２の残量が少なくなった段階では、ステップ１１で「ＹＥＳ」と判定されるので、ステップ１３に移ってカウンタＣを零リセット（Ｃ＝０）する。そして、ステップ１４では、蒸気発生用容器１３内に僅かに残った液化ガス２を払出用容器７内に移液（移送）する制御を下記のように行う。

即ち、ステップ１４では、蒸気発生用容器１３側の充填バルブ１５、払出用容器７側の給排バルブ９および均圧バルブ１１を開弁し、払出用容器７内に液化ガス２が移液された段階で、充填バルブ１５、給排バルブ９および均圧バルブ１１を共に閉弁する。そして、その後はステップ１５でリターンし、再びステップ１以降の処理を必要に応じて順次行うものである。

かくして、本実施の形態によれば、貯蔵タンク１内の液化ガス２をヘッド圧を利用して蒸気発生用容器１３、払出用容器７内に充填するように張込み、充填バルブ１５、送出バルブ１９等を全て閉弁した状態で、圧縮機２６を駆動してヒートポンプ２２を作動させ、払出用容器７内の液化ガス２を冷却管２５により冷却すると共に、蒸気発生用容器１３内の液化ガス２を加熱管２４により加温する構成としている。

これにより、密閉状態となった蒸気発生用容器１３内で液化ガス２の蒸気を発生することができ、この状態で蒸気発生用容器１３と払出用容器７との間に設けた送出バルブ１９を開くと共に、払出用容器７側の給排バルブ９と供給バルブ２０とを開くことにより、このときの蒸気圧を利用して供給先のボンベに液化ガス２を移充填ホース２１から移充填するように供給することができる。

即ち、蒸気発生用容器１３内で発生した液化ガス２の蒸気は、送出管１８を通じて払出用容器７内に送出されるので、このときの蒸気圧（加圧ガス）によって払出用容器７から液化ガス２を供給先のボンベに向け移充填ホース２１を介して供給することができ、小型の払出用容器７を用いた液化ガス２の払出し（供給）制御を安定して行うことができる。

このため、貯蔵タンク１から供給される液化ガス２とは別の加圧ガス（例えば、プロパンガス、窒素ガス、ヘリウムガス等）を、従来技術のように別途用いる必要がなくなり、加圧ガス専用のタンク等も不要にできる。これにより、貯蔵タンク１、払出用容器７および蒸気発生用容器１３等からなる液化ガス供給装置全体の設備を小型化することができる。

また、蒸気発生用容器１３内には、その残量が少なくなった段階で貯蔵タンク１から液化ガス２を順次張込むように補充すればよいので、従来技術のように加圧ガスを補充するための補充用タンク等を不要でき、これによっても装置の小型化を実現することができる。そして、メンテナンス時の加圧ガスの補充作業等を不要にすることができ、メンテナンス時の作業性も向上することができる。

しかも、大型の貯蔵タンク１ではなく、小型の蒸気発生用容器１３をヒートポンプ２２の放熱部（加熱管２４）により加温する構成としているので、大型の貯蔵タンク１には断熱材等を用いた断熱対策等を特別に行う必要がなく、これによっても設備の簡略化、簡素化等を図り、設備の製作、管理、維持コスト等の低減することができる。

そして、小型の蒸気発生用容器１３内には、比較的少量の液化ガス２を充填すればよいので、この液化ガス２を加温しても余分な蒸気が発生することはなく、小型の蒸気発生用容器１３内で発生した液化ガス２の蒸気を加圧ガスとして効率的に活用することができ、省エネルギ化を図ることができる。

また、蒸気発生用容器１３内の加熱管２４をヒートポンプ２２の放熱部（放熱用熱交換器）により構成し、払出用容器７内の冷却管２５をヒートポンプ２２の吸熱部（吸熱用熱交換器）により構成している。このため、蒸気発生用容器１３側の加温と払出用容器７側での冷却とを、例えば冷媒等の熱媒体を用いたヒートポンプ２２により効率的に行うことができ、大幅な省エネルギ化を実現することができる。

従って、本実施の形態によれば、液化ガス２を供給先のボンベ等に移充填して払出すときに、専用のポンプや別途の加圧ガス等を用いる必要がなくなり、液化ガス供給装置全体の設備を簡素化し、小型化を図ることができると共に、所謂オートガススタンドの設置等を容易に行うことができる。

また、ヒートポンプ２２の冷却管２５を用いて払出用容器７内の液化ガス２を冷却することにより、例えば夏季等に周囲温度の影響で供給先のボンベが比較的高い温度になっている場合でも、低い温度の液化ガスをボンベ内に最初に移充填した段階で当該ボンベの温度を下げることができ、これによりボンベ内の圧力を下げ、払出用容器７から液化ガス２をボンベ内に供給（移充填）する作業を短時間で、効率的に行うことができる。

次に、図４ないし図７は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ヒートポンプの吸熱部を、払出用容器に設けられた第１の吸熱器と、該第１の吸熱器とは別に外気と接触する位置に設けられた第２の吸熱器とにより構成し、これらの第１，第２の吸熱器をヒートポンプの放熱部に対し、選択的に切替えて接続する構成としたことにある。

なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、３１は払出用容器７に設けられた温度センサで、該温度センサ３１は、払出用容器７内に収容した液化ガス２の温度Ｔを検出する。そして、温度センサ３１は、後述の制御装置３９に接続され、検出した温度Ｔを制御装置３９に読込ませるものである。

３２は本実施の形態で採用したヒートポンプで、該ヒートポンプ３２は、第１の実施の形態で述べたヒートポンプ２２とほぼ同様に構成され、例えば冷媒等の熱媒体が内部を循環する循環路２３、加熱管２４、圧縮機２６および膨脹弁２７等を有している。しかし、この場合のヒートポンプ３２は、後述する第１，第２の吸熱器３３，３４と経路切替装置３５とを有する点で、第１の実施の形態によるヒートポンプ２２とは異なっているものである。

３３は払出用容器７に設けられた第１の吸熱器で、該第１の吸熱器３３は、第１の実施の形態で述べた冷却管２５と同様に構成され、例えば循環路２３を挟んで蒸気発生用容器１３側の加熱管２４とは反対側に設けられるものである。しかし、第１の吸熱器３３は、後述の経路切替装置３５を介して第２の吸熱器３４と並列に接続されている点で、前記冷却管２５とは異なるものである。

３４は第１の吸熱器３３とは別に外気と接触する位置に設けられた第２の吸熱器で、該第２の吸熱器３４も前述した冷却管２５とほぼ同様に吸熱用熱交換器として構成されている。しかし、第２の吸熱器３４は、例えばエアコンディショナ（家庭用エアコン）を暖房装置として用いる場合の室外機のように、常に外気と接触する位置に設置されるものである。

そして、第２の吸熱器３４は、後述の経路切替装置３５により第１の吸熱器３３に替えて循環路２３と接続されたときに、膨脹弁２７を用いて気化（蒸発）し易い状態をなった熱媒体が第２の吸熱器３４内を循環することにより、熱媒体の蒸発作用による吸熱を促進させる。このため、第２の吸熱器３４は、熱媒体の吸熱を利用して周囲の外気を冷却することになる。

３５は第１，第２の吸熱器３３，３４間で熱媒体の流路（経路）を切替える経路切替装置で、該経路切替装置３５は、１対の流入ポート３６Ａ，流出ポート３６Ｂと２対の切替ポート３７Ａ，３７Ｂ、切替ポート３８Ａ，３８Ｂとを備え、後述する制御装置３９からの切替信号に従って経路の切替え動作が行われるものである。

即ち、経路切替装置３５の流入ポート３６Ａは、切替ポート３７Ａ，３８Ａのいずれかに選択的に切替えられ、流出ポート３６Ｂは、切替ポート３７Ｂ，３８Ｂのいずれかに選択的に切替えられる。そして、経路切替装置３５は、第１の吸熱器３３を選択するときに、流入，流出ポート３６Ａ，３６Ｂを図４中に実線で示す如く切替ポート３７Ａ，３７Ｂに接続し、第２の吸熱器３４を選択したときには、流入，流出ポート３６Ａ，３６Ｂを図４中に点線で示すように切替ポート３８Ａ，３８Ｂに接続するものである。

３９は本実施の形態で採用した制御装置で、該制御装置３９は、第１の実施の形態で述べた制御装置２８とほぼ同様に構成されている。しかし、この場合の制御装置３９は、図５に示すように入力側に温度センサ３１が接続され、出力側に経路切替装置３５が接続されている。また、制御装置３９の記憶部３９Ａには、図６、図７に示す処理手順に従って液化ガス２の供給制御を行うための処理プログラム等が格納されている。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができ、蒸気発生用容器１３側の加温と払出用容器７側での冷却とをヒートポンプ３２により効率的に行うことができる。特に、本実施の形態では、図７に示すヒートポンプ３２の経路選択処理を行うために、下記のような作用効果を奏するものである。

即ち、制御装置３９は、図６に例示した処理手順によるステップ２１〜ステップ３６に従って液化ガス２の供給制御処理（払出し制御処理）等を行い、この場合の処理は、ステップ２６の経路選択処理を除けば、第１の実施の形態で述べた図３に示す制御処理と同様である。

そこで、本実施の形態の特徴であるヒートポンプ３２の経路選択処理について図６、図７を参照して説明する。なお、経路切替装置３５は、初期設定されることにより予め第１の吸熱器３３を選択し、流入，流出ポート３６Ａ，３６Ｂは、図４中に実線で示す如く切替ポート３７Ａ，３７Ｂに接続されている。

そして、図６に示すステップ２５でヒートポンプ３２の圧縮機２６が駆動されると、ヒートポンプ３２の循環路２３内を冷媒等の熱媒体が強制的に循環されるため、例えば循環路２３の一方側に位置する第１の吸熱器３３側では、熱媒体の蒸発作用による吸熱を利用して払出用容器７内の液化ガス２を冷却する。

次に、図６に示すステップ２６では、ヒートポンプ３２の経路選択処理が図７に示すステップ４１〜４５の手順に従って割込み処理として実行される。即ち、図７中のステップ４１では、払出用容器７内に収容した液化ガス２の温度Ｔを温度センサ３１から読込む。

そして、ステップ４２では、温度センサ３１で検出した温度Ｔが基準温度Ｔ1 （例えば、外気温に対して８〜１４℃分だけ低い温度）以下となっているか否かを判定する。ステップ４２で「ＮＯ」と判定する間は、払出用容器７内の液化ガス２が基準温度Ｔ1 以下までは冷却されていないので、ステップ４３に移り、経路切替装置３５により第１の吸熱器３３を選択し続ける。

次に、ステップ２５でリターンした後もヒートポンプ３２により払出用容器７内の冷却を続けると、払出用容器７内の液化ガス２は、徐々に温度が低下して基準温度Ｔ1 まで下がる。そして、このときには、ステップ４２で「ＹＥＳ」と判定されるので、ステップ４４に移り、経路切替装置３５によって第２の吸熱器３４を選択する。

このため、経路切替装置３５の流入，流出ポート３６Ａ，３６Ｂは、図４中に点線で示すように切替ポート３８Ａ，３８Ｂに接続され、循環路２３内の熱媒体が第２の吸熱器３４を循環する。これにより、第２の吸熱器３４側では、熱媒体の吸熱を利用して周囲の外気を冷却する。

そして、第１の吸熱器３３は、循環路２３に対する接続が解除されるので、第１の吸熱器３３内を熱媒体が循環することはなく、払出用容器７内の液化ガス２は、冷却状態が解除される。これにより、払出用容器７内の液化ガス２は、周囲温度の影響等で徐々に温度上昇し、図７に示すステップ４１以降の処理が繰返されるものである。

しかし、本実施の形態にあっては、払出用容器７内の温度を温度センサ３１で監視し、液化ガス２の温度Ｔが基準温度Ｔ1 まで低下したときには、ヒートポンプ３２の循環路２３を経路切替装置３５により第１の吸熱器３３から第２の吸熱器３４に切替えて接続する構成としている。

そして、このときには第２の吸熱器３４側で外気温度を利用して熱媒体（冷媒）を蒸発させ、放熱部（加熱管２４）側での凝縮作用を活性化でき、蒸気発生用容器１３内の液化ガス２の蒸発を促進することができる。また、払出用容器７内では、内部の液化ガス２が必要以上に冷やされるのを防ぐことができる。

この結果、例えば図６に示すステップ３０の処理（液化ガス２の払出し制御）により払出用容器７から供給先のボンベに液化ガス２を供給するときに、供給先のボンベ内に液化ガス２が過剰に充填されるのを防止でき、所謂過充填に付随した不具合等をなくすことができると共に、供給先のボンベに対する液化ガス２の供給（移充填）作業を効率的に行うことができる。

次に、図８は本発明の第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、小型の払出用容器を複数個設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、４１，４２は本実施の形態で採用した払出用容器を示し、該払出用容器４１，４２は、第１の実施の形態で述べた払出用容器７とほぼ同様に構成されている。そして、払出用容器４１，４２は、内部に張込まれた液化ガス２を供給先のボンベ（図示せず）に対し後述の給排バルブ４５，４６等を介して選択的に払出すものである。

そして、払出用容器４１，４２の底部側は、液化ガス２の供給配管５に給排管４３，４４を介して接続され、その途中には給排バルブ４５，４６が設けられている。また、払出用容器４１，４２の上部側は、ガス均圧ライン１０、送出管１８に対して並列となるように選択バルブ４７，４８を介して接続されている。

４９は本実施の形態で採用したヒートポンプで、該ヒートポンプ４９は、第１の実施の形態で述べたヒートポンプ２２とほぼ同様に構成され、例えば冷媒等の熱媒体が内部を循環する循環路２３、加熱管２４、圧縮機２６および膨脹弁２７等を有している。しかし、この場合のヒートポンプ４９は、後述する２つの冷却管５０，５１を有する点で、第１の実施の形態によるヒートポンプ２２とは異なっているものである。

５０は払出用容器４１に設けられた吸熱部としての冷却管で、該冷却管５０は、第１の実施の形態で述べた冷却管２５と同様に構成され、例えば循環路２３を挟んで蒸気発生用容器１３側の加熱管２４とは反対側に設けられるものである。しかし、この冷却管５０は、後述する他の冷却管５１と並列に接続されている点で、前記冷却管２５とは異なるものである。

５１は払出用容器４２に設けられた他の吸熱部としての冷却管で、該冷却管５１も、第１の実施の形態で述べた冷却管２５と同様に構成され、例えば循環路２３を挟んで蒸気発生用容器１３側の加熱管２４とは反対側に設けられている。そして、払出用容器４２内の冷却管５１は、払出用容器４１内の冷却管５０と並列に接続されている。

これにより、循環路２３内で膨脹弁２７を通過した後の熱媒体（冷媒）は、冷却管５０内と冷却管５１内とに並列的に流通し、その後に圧縮機２６の吸込み側に流入する。そして、冷却管５１は、熱媒体の吸熱作用により払出用容器４２内の液化ガス２を冷却し、冷却管５０は払出用容器４１内の液化ガス２を冷却するものである。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、蒸気発生用容器１３内で発生した液化ガス２の蒸気を利用して払出用容器４１，４２内の液化ガス２を、移充填ホース２１から供給先のボンベ（例えば、家庭用または自動車用の小型容器）等に払出すように供給することができ、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

特に、本実施の形態では、液化ガス２の供給配管５とガス均圧ライン１０、送出管１８との間に、複数の払出用容器４１，４２をそれぞれ給排バルブ４５，４６、選択バルブ４７，４８を介して並列に接続する構成としている。このため、貯蔵タンク１内の液化ガス２をヘッド圧を利用して蒸気発生用容器１３、払出用容器４１，４２内に張込み、密閉状態となった蒸気発生用容器１３内で液化ガス２の蒸気を発生させた後に、下記のような作用効果を得ることができる。

即ち、蒸気発生用容器１３内で発生した液化ガス２の蒸気圧により送出バルブ１９等を開いて行う払出し制御時には、払出用容器４１，４２のいずれか一方から液化ガス２を選択的に払出すことができ、その後は他方の払出用容器から液化ガスを払出すことができる。

この場合、払出用容器４１，４２のいずれか一方（例えば、払出用容器４１）側の選択バルブ４７と給排バルブ４５を供給バルブ２０と共に開くことにより、蒸気発生用容器１３から蒸気を利用して払出用容器４１内の液化ガス２を、供給先のボンベに移充填ホース２１から移充填（供給）することができる。

そして、前記バルブ２０，４５，４７，１９を一旦は閉じた後に、払出用容器４２側の液化ガス２を払出すときには、送出バルブ１９、選択バルブ４８を開くと共に、給排バルブ４６、供給バルブ２０を開くことにより、蒸気発生用容器１３から蒸気を利用して払出用容器４２内の液化ガス２を、供給先のボンベに移充填ホース２１から移充填（供給）することができる。

この結果、払出用容器４１，４２から液化ガス２を払出す作業を、第１の実施の形態に比較してより短時間で効率的に行うことができ、これによって、小型の払出用容器４１，４２を用いた液化ガス２の払出し（供給）制御を安定して行うことができると共に、所謂オートガススタンドの設置等をより有効に実現することができる。

なお、前記第３の実施の形態では、小型の払出用容器４１，４２を２個用いる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば３個以上の払出用容器を用いてもよく、容量が互いに異なる複数の払出用容器を用いる構成としてもよい。

また、第３の実施の形態で採用したヒートポンプ４９についても、払出用容器４１，４２内の液化ガス２が冷却管５０，５１により過度に冷やされるのを防ぐため、例えば第２の実施の形態で述べたヒートポンプ３２と同様に、経路切替装置３５等を用いて外気側（第２の吸熱器３４）側に選択的に切替える構成としてもよいものである。

また、前記各実施の形態では、液化ブタンと液化プロパンの混合物からなる液化ガス２を用いる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばブタン、プロパン、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）または液化アンモニア等の液化ガスを供給制御する場合にも適用できるものである。

本発明の第１の実施の形態による液化ガス供給装置を示す回路構成図である。 図１に示す液化ガス供給装置の制御ブロック図である。 図２中の制御装置による液化ガスの供給制御処理手順を示す流れ図である。 第２の実施の形態による液化ガス供給装置を示す回路構成図である。 図４に示す液化ガス供給装置の制御ブロック図である。 図５中の制御装置による液化ガスの供給制御処理手順を示す流れ図である。 図６中の経路選択処理を示す流れ図である。 第３の実施の形態による液化ガス供給装置を示す回路構成図である。

符号の説明

１ 貯蔵タンク
２ 液化ガス
５ 供給配管
６ 張込みバルブ
７，４１，４２ 払出用容器
９，４５，４６ 給排バルブ
１０ ガス均圧ライン
１１ 均圧バルブ
１２ 蒸気発生装置（加圧手段）
１３ 蒸気発生用容器
１５ 充填バルブ（第１のバルブ）
１６ 液面センサ
１７ 圧力センサ
１８ 送出管（蒸気送出路）
１９ 送出バルブ（第２のバルブ）
２０ 供給バルブ
２１ 移充填ホース
２２，３２，４９ ヒートポンプ
２３ 循環路
２４ 加熱管（加温装置となる放熱部）
２５，５０，５１ 冷却管（吸熱部）
２６ 圧縮機
２７ 膨脹弁
２８，３９ 制御装置
３１ 温度センサ
３３ 第１の吸熱器（吸熱部）
３４ 第２の吸熱器（吸熱部）
３５ 経路切替装置

Claims (2)

1. 液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクと、該貯蔵タンクよりも小さい容量に形成され該貯蔵タンクから外部に払出すための液化ガスが供給される払出用容器と、該払出用容器から液化ガスを払出すときに該払出用容器内を加圧ガスによって加圧する加圧手段とを備えた液化ガス供給装置において、
   前記加圧手段は、前記貯蔵タンクに第１のバルブを介して接続され内部に前記貯蔵タンクからの液化ガスが充填される蒸気発生用容器と、該蒸気発生用容器内で液化ガスを加温し前記液化ガスの蒸気を発生させる加温装置と、前記蒸気発生用容器と払出用容器との間に第２のバルブを介して設けられ前記蒸気発生用容器内で発生した蒸気を加圧ガスとして前記払出用容器に向け送出する蒸気送出路とにより構成し、
   前記蒸気発生用容器と払出用容器との間には、内部を循環する熱媒体が放熱部の位置で凝縮作用による放熱を行い吸熱部の位置では蒸発作用による吸熱を行うヒートポンプを設け、
   前記加温装置は前記ヒートポンプの放熱部により構成し、
   前記ヒートポンプの吸熱部は前記払出用容器内の液化ガスを冷却する構成としたことを特徴とする液化ガス供給装置。
2. 前記ヒートポンプの吸熱部は、前記払出用容器に設けられた第１の吸熱器と、該第１の吸熱器とは別に外気と接触する位置に設けられた第２の吸熱器とにより構成し、前記第１，第２の吸熱器は、前記ヒートポンプの放熱部に対して選択的に切替えて接続する構成としてなる請求項１に記載の液化ガス供給装置。

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