JP4510478B2

JP4510478B2 - 緊急用プロパン・エアーガス製造装置

Info

Publication number: JP4510478B2
Application number: JP2004022090A
Authority: JP
Inventors: 宏治石井; 駿平河野; 正人佐々木
Original assignee: 株式会社石井鐵工所
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2024-01-29
Also published as: JP2005214306A

Description

この発明は、地震や災害などによって都市ガスの供給が停止した際に、都市ガスに代替が容易で、かつ特定の建物や小規模の設備などへの迅速な供給が可能なプロパン・エアーガスを供給するための緊急用プロパン・エアーガス製造装置に関するものである。

現在、都市圏では大小ガス事業者によって、都市ガスとして液化天然ガスであるＬＮＧ系ガス、例えば燃焼性能が１３Aに相当する都市ガスを需要者に供給している。また、特定の地域冷暖房設備や大規模ビルの空調設備、コージェネレーション設備などへは、このＬＮＧ系１３A都市ガスが主要なエネルギー供給源であって、地域のガス製造工場から特定の導管網設備によって燃料として供給されている。これらの特定の導管網設備が、地震等の災害時に損傷を受けた場合、上記各ガス利用設備へのＬＮＧ系１３A 都市ガスの供給が停止することが想定される。このような事態になった場合に、この都市ガスに替わる燃料供給源、例えば液化石油ガスであるＬＰＧから製造されるプロパン・エアーガスとして、例えばＬＰＧ１３Aガスが、近隣で簡単に得られ、既存の導管網設備を使用して早急に供給でき、ガス使用施設を地震等の被害による機能停止から立ち上げることが望まれている。

ところで、比較的入手が容易なＬＰＧであるプロパンガスを原料として、プロパン・エアーガスを製造する装置には、図６に示すような集合装置２０とベンチュリーミキサー２１を使用する移動式の小規模なガス製造装置があり、住宅や小規模な施設用に緊急時など一時的に使用されている。この図６に示すガス製造装置は、プロパンガスを充填したガス容器２２を複数連結し、或いは小型のバルク貯槽を用いて（図示せず）、エジェクター２３によって除湿器２４からの乾燥したエアーを吸引し、ＬＰＧとエアーを混合してプロパン・エアーガスを製造する装置である。

また、規模が大きい常設型のプロパン・エアーガス製造設備には、図７に示すようなガス製造装置があり、家庭用燃料、大規模ビルの空調設備、コージェネレーション設備などに使用されている。これらの需要家へは、プロパン・エアーガス製造工場のガス発生設備から配管された導管網を使って供給されている。図７のプロセスフローに示すように、タンクローリー車から受入ローデイングアーム２６及びガスコンプレッサー２７を用いて受け入れたＬＰＧは、ＬＰＧタンク２５に貯められ、液送ポンプ２８でベーパライザー２９に送られる。そして、温水ボイラー３０から温水ポンプ３１で送られた温水によって、上記ＬＰＧは気化される。次いで、エアーコンプレッサー３２と除湿器３３で乾燥して送られたエアーをラインミキサー３４で、上記気化したＬＰＧと混合してガスホルダー３５へ貯めた後に、配管を使って需要家へ圧送し供給されている。

上記のようなＬＰＧを供給する従来技術の発明には、特開２０００−８８１９２号（特許文献１参照）「バルク容器」の発明がある。この発明は、容器の底面に、上下に傾斜するフィン付きパイプを連通して設け、電気エネルギー等の熱源を必要とすることなく液相部気化用吸熱面積の拡大を図り、効率良く気化ガスを外部に供給するバルク容器に関するものである。

また、前記のようなＬＰＧからプロパン・エアー１３Aガスを製造し、災害時に供給できるようにした技術としては、「ＰA−１３A・１２A高カロリー移動式ガス発生設備の開発」（非特許文献１）の資料がある。この従来技術のガス発生設備は、熱量変更等の工事期間や災害時などに、一時的に短期間使用する小型で小規模のガス発生設備である。

特開２０００−８８１９２号社団法人日本ガス協会，第４８回通常総会，都市ガスシンポジウム発表要旨集平成１２年５月３０日「ＰA−１３A・１２A高カロリー移動式ガス発生設備の開発」

地震等で都市ガスの供給が停止した緊急時に、上記比較的入手が容易で取扱いが容易なＬＰＧを原料として、１３A都市ガスと同等の燃焼性を有するプロパン・エアー１３Aガスを製造して、一時的に使用することが考えられている。このプロパン・エアー１３Aガスは、既存のＬＮＧ系１３A都市ガスの配管設備に繋いで、本格的な復旧までの期間、ＬＮＧ系１３A都市ガスに代替する燃料ガスとして使用することが望まれている。

しかしながら、上記図６に示した比較的簡単で小規模、約５〜３０ｍ^３／ｈ程度のガス発生量を有する移動式プロパン・エアー１３Aガス製造装置は、ガス容器２２が多数必要で移送及び設置に手間を要し、或いは小型のバルク貯槽（図示せず）を用いたものであっても、比較的大容量のガス発生量を得ることはできず、長い時間に大量消費する需要家には不便で利用が難しい。

また、上記図７に示した大需要家向け定置型の大規模のガス発生量を有し、導管網を使用して供給するプロパン・エアー１３Aガス発生設備は、ＬＰＧタンク２５、ベーパライザー２９、ガスホルダー３５等が必要で、大規模の常設型の装置となるため、緊急時に移動して所定期間使用することはできなかった。

上記特許文献１の「バルク容器」の発明は、容器に充填された液化ガスを外部の表面積の広いフィン付きパイプに導き液化ガスを、熱源を用いることなく効率よく気化することはできるが、液化ガスの気化量を多くした場合、大型の気化器となり設置スペースが大きくなる。すなわち、加温及び保温を敢えて行わない構造であって気化能力が不足するため、ＰＡ−１３Ａガスなどの混合ガスを大量に効率良く製造する設備としては機能が不十分である。

また、上記非特許文献１の「ＰA−１３A・１２A高カロリー移動式ガス発生設備の開発」の従来技術は、液化プロパンガスを気化して、工事期間や災害時など一時的に短期間使用するものであるが、比較的大規模な所定容量でかつ所定の長期間使用するためには、充分な量と圧力を確保し安定して供給することが難しい。

この発明の目的は、上述の従来技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、地震災害などで既設のＬＮＧ系ガスが使用できない緊急の際に、復旧するまでの所定期間、比較的入手し易く取扱いが容易なＬＰＧを使用して効率良く気化しエアーを混合して、ＬＮＧ系ガスに代替可能なプロパン・エアーガスの所定量のガス発生量を安定して供給する装置を提供するものである。

請求項１の発明に係る緊急用プロパン・エアーガス製造装置は、熱源とＬＰＧタンクと蒸発部と調整部とを一体にしてコンパクト化した可搬型又は据置型の緊急用プロパン・エアーガス製造装置であって、上記熱源はバッテリー或いは自家発電の発電機などの独立した電源を用い、上記蒸発部は、布状や帯状の電熱ヒーターを上記ＬＰＧタンク外周面に巻き、その布状や帯状の電熱ヒーターの外面にはプロパン・エアーガスの非製造時にＬＰＧタンク内を低温状態に断熱保持するための断熱材を取付け、取外し可能なパネルタイプにして被覆形成してなる加温機構によって、ＬＰＧタンク内のＬＰＧ液体を気化させるように形成したものである。
請求項２の発明に係る緊急用プロパン・エアーガス製造装置は、熱源とＬＰＧタンクと蒸発部と調整部とを一体にしてコンパクト化した可搬型又は据置型の緊急用プロパン・エアーガス製造装置であって、上記熱源は温水ボイラー或いは温風を用い、上記蒸発部は、横型設置のＬＰＧタンクの外側に外殻を設けた二重殻タンクに形成し、内殻と外殻との間を狭い間隙とし、内殻の長手方向に沿って内殻と外殻の間に流体を長い経路で通す仕切り板を設け、かつプロパン・エアーガスの非製造時には温水又は温風を順次排出するドレンバルブや空気抜きバルブを設けてなる加温機構によって、ＬＰＧタンク内のＬＰＧ液体を気化させるように形成したものである。

また、請求項３の発明に係る緊急用プロパン・エアーガス製造装置は、熱源と、液体のＬＰＧを貯蔵するＬＰＧタンクと、液体のＬＰＧを蒸発気化させる蒸発部と、エアーを混合して熱量調整をする調整部とを一体にしてコンパクト化した可搬型又は据置型の緊急用プロパン・エアーガス製造装置であって、上記ＬＰＧタンクは横型設置で水に浸る部位を９割程度とするように溢流部を付設した水槽内に設置し、上記蒸発部は、該水槽の水を加温する水中燃焼装置によって、ＬＰＧタンク内のＬＰＧ液体を気化させるように形成し、かつプロパン・エアーガスの非製造時には前記水槽の温水を排出する水抜きバルブを前記水槽に設けるとともに水中燃焼装置の点検やメンテナンスを行うマンホールを前記水槽に設けたものである。

請求項１の発明に係る緊急用プロパン・エアーガス製造装置は、ＬＰＧタンク及び蒸発部などを一体コンパクト化して可搬型又は据置型としたので、地震など災害時にガスの供給が停止した際に、上記緊急用プロパン・エアーガス製造装置を現地に搬送設置し、又は据置きの予備装置を用いて既設配管に接続し、このガス製造装置を稼動させて、都市ガスに代替させたプロパン・エアーガスを供給することができる。熱源にバッテリーなどの独立した電源を用いているので、発電とガス製造を同時に行う設備とすることも可能となる。そして、蒸発部は、ＬＰＧタンクの外周部に被覆部材よりなる保温層を備えた加温機構を設けているので、ＬＰＧタンク全体を熱効率良く加温しかつ保温状態を維持して、大容量の気化ガスを所定の圧力で継続的に安定して発生させることができる。
また、被覆部材をパネルタイプにして取付け取外しが簡単に出来る構造としたので、外部からの点検や修復が容易にできる。そして、プロパン・エアーガスの製造時には被覆部材の電熱ヒーターを用いてＬＰＧタンクを加温保持し、ガスを製造しない通常時には加温することなくＬＰＧタンク内を低温状態に断熱保持することができる。
さらに、請求項２の発明は、ＬＰＧタンクの外側に外殻を設けた二重殻タンクとし、内殻と外殻の間を狭い間隙とし、内殻に沿って内殻と外殻の間に仕切り板を設け、温水や温風などの流体を長い経路で通し、加温及び保温の熱効率を向上させることができる。また、温水抜きのドレンバルブや空気抜きバルブを設けているので、ガスの供給停止時には、温水又は温風を順次排出することができるため、短時間でＬＰＧタンクを低温状態にすることが可能となる。このように、ＬＰＧタンクの外周部に加温機構を設けたものは、外部からの加温特性がよくなり、所定容量と所定圧力の気化ガスを継続的に安定して供給することができる。

また、請求項３の発明に係る緊急用プロパン・エアーガス製造装置は、ＬＰＧタンクは水槽内に設置し、上記蒸発部は水中燃焼装置によって水槽の水を加温し、ＬＰＧタンク内のＬＰＧ液体を気化させるように形成したので、水槽の水を一定温度に加温保持し安定して所定量と所定圧力の蒸発気化ガスを発生させることができる。そして、貯蔵しているＬＰＧを燃焼させて水槽の水を温めるようにした場合には、外部からの燃料源を必要とすることなくＬＰＧを有効利用することができる。また水槽内の水は、用水や温水として有効利用することが可能となる。
また、請求項３に係る発明は、サブマージド式のガス発生装置を採用しているので、ＬＰＧタンクに貯蔵されているＬＰＧを利用して燃焼させ、併設した非常用発電機などを使用してガスを発生させることができる。すなわち、ＬＰＧの水中燃焼装置によって水槽全体を所定温度に保持するので、ＬＰＧタンクの周囲から全体を加温し、安定的に継続してプロパン・エアーガスを発生させることができる。また、水抜きバルブを設けているので、ガスの供給停止時には、温水を順次排出することが出来、短時間でＬＰＧタンクを低温状態にすることが可能であり、また内部点検なども容易にできる。そして、水槽の水や温水を災害時の用水として有効利用することも可能となり、さらにマンホールから、水中燃焼装置の点検やメンテナンスを容易に行うことができる。

この発明に係る緊急用プロパン・エアーガス製造装置の実施の形態について、図１乃至図５を参照して説明する。図１は第１の実施形態例で、ＬＰＧタンクの外周部に加温構造の被覆部材よりなる保温層を設けてＬＰＧタンクを温める場合を示す側面説明図、図２は第２の実施形態例で、ＬＰＧタンクの外周部に加温構造の通路部材よりなる保温層を設けてＬＰＧタンクを温める場合を示す側面説明図、図３は第３の実施形態例で、ＬＰＧタンクを収容する水槽を使用し、サブマージド式燃焼方法で水槽内の水を加温してＬＰＧタンクを温める場合を示す側面説明図である。また、図４はボイラー構造を利用した第１の比較例で、挿入した温水管でＬＰＧタンクを温める場合を示す側面説明図、図５はヒーター構造を利用した第２の比較例で、投入した伝熱管でＬＰＧタンクを温める場合を示す側面説明図である。

この発明に係る緊急用プロ
パン・エアーガス製造装置は、熱源１と、液化石油ガスであるＬＰＧを貯蔵するＬＰＧタンク２と、液体のＬＰＧを蒸発気化させる蒸発部３と、エアーを所定量混合して熱量調整を行う調整部４を一体にしてコンパクト化した可搬型又は据置型の装置とする。調整部４は、蒸発気化したＬＰＧと、除湿器８で乾燥させたエアーをベンチュリーミキサー７によって混合して熱量調整を行うように形成する。

図１に示すように、熱源１は、蓄電池やソーラー電池等のバッテリー或いは自家発電の発電機などの電源５とした場合である。このような独立した電源５を用いたものは、緊急用電気設備との併用も可能となる。ＬＰＧタンク２は、例えば２００〜１０，０００ｋｇ程度の貯蔵量とする。そして、プロパン・エアーガスの発生量は約２０〜２００ｍ^３／ｈ程度となるようにする。蒸発部３は、ＬＰＧタンク２の外周部に加温機構６として、加熱材を内在させた被覆部材６Ａよりなる保温層を設けて加温するように形成する。この被覆部材６Ａは、例えば電熱線や炭素繊維などを用いた布状や帯状のヒーター、コイルヒーターなどの電熱ヒーターをタンク外周面に巻き、その外面にグラス繊維やウレタン発泡材等の断熱材をマット状やシート状のパネルタイプにして被覆形成する。このように、被覆部材６Ａをパネルタイプにして取付け取外しが簡単に出来る構造とした場合には、外部からの点検や修復が容易にできる。そして、プロパン・エアーガスの製造時には被覆部材６Ａの電熱ヒーターを用いてＬＰＧタンクを加温保持し、ガスを製造しない通常時には加温することなくＬＰＧタンク内を低温状態に断熱保持する。

図２に示すように、熱源１は温水ボイラーによる温水、或いは加熱器とファン等による温風を用いて、ＬＰＧタンクの外側に加温機構６として温水又は温風を通す通路部材６Ｂよりなる保温層を設けて加温するように形成する。この通路部材６Ｂの構造は、ＬＰＧタンクの外側に外殻を設けた二重殻タンクとし、内殻と外殻の間を狭い間隙として図示例の破線に示すように、内殻に沿って内殻と外殻の間に仕切り板を設け、温水や温風などの流体を長い経路で通し、加温及び保温の熱効率を向上するように形成する。また、図示のように温水抜きのドレンバルブや空気抜きバルブを設けているので、ＬＰＧ１３Ａガスの供給停止時には、温水又は温風を順次排出することができるため、短時間でＬＰＧタンクを低温状態にすることが可能となる。このように、ＬＰＧタンクの外周部に加温機構６を設けたものは、外部からの加温特性がよくなり、所定容量と所定圧力の気化ガスを継続的に安定して供給することができる。

また、図３に示すように、サブマージド式燃焼方法によるガス発生装置では、ＬＰＧタンク２は、水に浸る部位を９割程度とするように溢流部１０を付設し、水槽９内に浸漬設置する。そして、ＬＰＧを燃焼させる水中バーナー１１とブロア１２からなる水中燃焼装置によって水槽９の水を加温し、ＬＰＧタンク２内の蒸発部３でＬＰＧを蒸発させる。この蒸発気化したＬＰＧに、除湿器８で乾燥させたエアーをベンチュリーミキサー７にて混合し熱量調整して、プロパン・エアーガスとして供給する。

このように、サブマージド式のガス発生装置では、例えばＬＰＧタンク２に貯蔵されているＬＰＧを利用して燃焼させ、併設した非常用発電機などを使用してガスを発生させることができる。すなわち、水中バーナー１１とブロア１２からなるＬＰＧの水中燃焼装置によって水槽９全体を所定温度に保持するので、ＬＰＧタンク２の周囲から全体を加温し、安定的に継続してプロパン・エアーガスを発生させることができる。また、水抜きバルブを設けているので、ＬＰＧ１３Ａガスの供給停止時には、温水を順次排出することが出来、短時間でＬＰＧタンクを低温状態にすることが可能であり、また内部点検なども容易にできる。そして、水槽９の水や温水を災害時の用水として有効利用することも可能となり、さらに図示に位置するマンホールから、水中燃焼装置の点検やメンテナンスを容易に行うことができる。

図4に示す比較例１は、ボイラー構造を利用した多管式熱交換型のものであって、ＬＰＧを貯蔵している槽、つまりＬＰＧタンク２の中に温水管１５を挿入し、蒸発部３は、温水管１５に温水を熱媒体として通してＬＰＧを蒸発させ気化する。そして、取り出したＬＰＧをベンチュリーミキサー７に導入し、除湿器８で乾燥させたエアーと混ぜてプロパン・エアーガスとして供給する。このように、温水ボイラー１３で温水を造り、温水ポンプ１４によって循環使用するように形成し、温水管１５を挿入した蒸発部３でＬＰＧを気化させるので、簡便に加温することができる。しかしながら、この比較例１の構造は、ＬＰＧの液量変化によって蒸発量の変動が生じ、またＬＰＧの液中に浸る温水管１５が気相に露出して空焚き状態にならないように配慮する必要があるため、熱量調整及び液面確認が必要となる。この点で、実施形態例１乃至３のようなＬＰＧタンク全体を平均に加温する構造は、液量変化による熱量調整や液面管理は必要としないため、操作性と安全性が優れている。

図５に示す比較例２は、投入ヒーター構造を利用した伝熱管１７を使用して温めるものであって、蒸発部３は、電熱器１６から管内にヒーターを通した伝熱管１７をＬＰＧタンク２の中に投入して加温する構造とする。このように、電熱器１６と伝熱管１７を用いるものは、構造が簡単で設備を小さくすることができる。しかしながら、この比較例２の構造も上記比較例１の構造と同様に、液量変化による蒸発量及び熱量変動が生じ、また空焚き状態を防止しなければならないため、それらの調整が必要となり、実施形態例１乃至３のようなＬＰＧタンク全体を平均に加温する構造よりも操作性や安全性に配慮を要する。

この発明のプロパン・エアーガス製造装置は、ＬＰＧタンクに気化部を一体にしてユニット化されているので、コンテナに収納して車両等で運搬し、或いは需要設備の近傍に常設して、都市ガスが使用できない緊急時などに都市ガス配管設備に接続し、或いは切り替えて、都市ガスが復旧するまでの所定期間、所定容量のプロパン・エアーガスを効率良く安定して供給することができる。

この発明に係るプロパン・エアーガス製造装置の第１の実施形態例で、加温被覆部体を設けてＬＰＧタンクを温める場合を示す側面説明図である。この発明に係るプロパン・エアーガス製造装置の第２の実施形態例で、加温通路部材を設けてＬＰＧタンクを温める場合を示す側面説明図である。プロパン・エアーガス製造装置の第３の実施形態例で、水槽を使用しサブマージド式方法でＬＰＧタンクを温める場合を示す側面説明図である。プロパン・エアーガス製造装置を示す第１の比較例で、ＬＰＧタンクに挿入した温水管で温める場合を示す側面説明図である。プロパン・エアーガス製造装置の第２の比較例で、ＬＰＧタンクに投入した伝熱管で温める場合を示す側面説明図である。従来の移動式の小規模なプロパン・エアーガス製造装置を示す説明図である。従来の大規模なプロパン・エアーガス製造設備を示す説明図である。

符号の説明

１熱源２ＬＰＧタンク３蒸発部４調整部５電源６加温機構６Ａ被覆部材６Ｂ通路部材７ベンチュリーミキサー８除湿器９水槽１０伝熱フィン１１水中バーナー１２ブロア１３温水ボイラー１４温水ポンプ１５温水管１６電熱器１７伝熱管２０集合装置２１ベンチュリーミキサー２２ガス容器２３エジェクター２４除湿器２５ＬＰＧタンク２６ローデイングアーム２７コンプレッサー２８液送ポンプ２９ベーパライザー３０温水ボイラー３１温水ポンプ３２エアーコンプレッサー３３除湿器３４ラインミキサー３５ガスホルダー

Claims

熱源とＬＰＧタンクと蒸発部と調整部を一体にコンパクト化した可搬型又は据置型の緊急用プロパン・エアーガス製造装置であって、上記熱源はバッテリー或いは自家発電の発電機などの独立した電源を用い、上記蒸発部は、布状や帯状の電熱ヒーターを上記ＬＰＧタンク外周面に巻き、その布状や帯状の電熱ヒーターの外面にはプロパン・エアーガスの非製造時にＬＰＧタンク内を低温状態に断熱保持するための断熱材を取付け、取外し可能なパネルタイプにして被覆形成してなる加温機構によって、ＬＰＧタンク内のＬＰＧ液体を気化させるように形成したことを特徴とする緊急用プロパン・エアーガス製造装置。
熱源とＬＰＧタンクと蒸発部と調整部を一体にコンパクト化した可搬型又は据置型の緊急用プロパン・エアーガス製造装置であって、上記熱源は温水ボイラー或いは温風を用い、上記蒸発部は、横型設置のＬＰＧタンクの外側に外殻を設けた二重殻タンクに形成し、内殻と外殻との間を狭い間隙とし、内殻の長手方向に沿って内殻と外殻の間に流体を長い経路で通す仕切り板を設け、かつプロパン・エアーガスの非製造時には温水又は温風を順次排出するドレンバルブや空気抜きバルブを設けてなる加温機構によって、ＬＰＧタンク内のＬＰＧ液体を気化させるように形成したことを特徴とする緊急用プロパン・エアーガス製造装置。
熱源とＬＰＧタンクと蒸発部と調整部を一体にコンパクト化した可搬型又は据置型の緊急用プロパン・エアーガス製造装置であって、ＬＰＧタンクは水に浸る部位を９割程度とするように溢流部を付設した水槽内に設置し、上記蒸発部は、該水槽の水を加温する水中燃焼装置によって、ＬＰＧタンク内のＬＰＧ液体を気化させるように形成し、かつプロパン・エアーガスの非製造時には前記水槽の温水を排出する水抜きバルブを前記水槽に設けるとともに水中燃焼装置の点検やメンテナンスを行うマンホールを前記水槽に設けたことを特徴とする緊急用プロパン・エアーガス製造装置。