JP4692013B2 - ガス供給システム - Google Patents

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Description

本発明は、貯留段階は液化ガスの状態で貯留し、使用段階はその液化ガスを気化させた上でその気化ガスを使用先へ供給するようにしたガス供給システムに関する。このような液化ガスとしては、例えば液化石油ガス(LPG)等がある。
従来、この種のガス供給システムとして、LPGを対象としてLPGをバルク貯槽に貯留するようにしたものが知られている。例えば、液化ガスが貯留されたバルク貯槽から液化ガスを導出し、熱交換器を通過させて熱交換加熱することにより気化させ、熱交換器出口から出てくる気化ガスを使用先へ供給するようにしたものが知られている(例えば特許文献1参照)。つまり、液化ガスをバルク貯槽から外部に取り出してから加温(熱交換加熱)することにより気化させるようにしている。
又、ガス供給システムとして、バルク貯槽に熱交換式の加熱手段を設置し、この加熱手段に対し外部から加熱用の熱源媒体を循環供給することによりバルク貯槽内の液化ガスを気化させ、気化した気化ガスをバルク貯槽から取り出して使用先へ供給するようにしたものも知られている(例えば特許文献2参照)。つまり、液化ガスをバルク貯槽内に貯留したままで加温(熱交換加熱)することにより気化させるようにしている。
特開2003−269694号公報 特開2004−309039号公報
ところが、上記の従来のガス供給システムでは、特に外気温が高くなる夏季や、夏季以外でも太陽から強い日差しや直射日光を受けて過度に熱せられる場合には、不都合が生じるおそれがある。
すなわち、この種のガス供給システムで用いられるバルク貯槽は液化ガスを貯留するための耐圧タンクであるため、過度の内圧上昇発生に備え万一の圧抜きのための安全弁が通常は設けられている。しかしながら、上記のバルク貯槽に貯留されているのが液化ガスであり、ガスを使用するには加温もしくは加熱する必要があるため、その加温等のための設備は設けられているものの、冷却のための設備は設けられてはいない。このため、上記の如き外気温の高い夏季や太陽光を受けてバルク貯槽が過度に熱せられて内部の液化ガスの温度が上昇し、それに伴いバルク貯槽内の内圧(ガス圧)が上昇してしまう結果、上記の安全弁が作動してガスの吹き出しを引き起こしてしまうことになる。このような安全弁の作動を回避するためにバルク貯槽内への液化ガス充填量を意図的に減らして少なくすることも行われてもいるが、この場合にはバルク貯槽の貯留能力を活用し得ない事態を招くことになる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、夏季等における上記の不都合の発生を回避し得るガス供給システムを提供することにあり、さらにはその実現を新たな機器設置を伴うことなく達成し得るガス供給システムを提供することにある。
特許請求の範囲には含まれないが、本発明の参考技術として、液化ガスを貯留する貯留タンクと、液化ガスを加温することにより気化させる加温手段とを備え、気化された気化ガスを供給先に供給するように構成されたガス供給システムを対象として、上記貯留タンク内に貯留されている液化ガスを冷却する冷却手段と、この冷却手段を作動制御して冷却運転を実行する制御手段とを備えるものが考えられる
この参考技術の場合、制御手段により冷却手段が作動制御されて冷却運転が開始されると貯留タンク内の液化ガスが冷却されるため、外気温の高い夏季等の環境条件によって貯留タンクが熱せられて内部の液化ガスが過度の昇温傾向に陥ったとしても、液化ガスは適正な温度に維持されそれに伴い貯留タンク内の内圧も適正な範囲に抑えられる。これにより、貯留タンクの内圧が過度に昇圧して安全弁が解放作動されてガスが吹き出すというような事態の発生を確実に予防し得る。
かかるガス供給システムの冷却手段としては、上記液化ガスと熱交換可能に循環される媒体を冷却することにより液化ガスを間接的に冷却する構成にすることができ。液化ガスの冷却を間接的冷却とすることにより、より安全かつ簡易な設備にて冷却手段を構成することが可能になる。このような間接的冷却を採る冷却手段をより具体的に特定すると、冷却手段を、内部に通される媒体が上記液化ガスと熱交換し得るように上記貯留タンクに設けられた熱交換部と、この熱交換部に対し上記媒体を循環供給する媒体循環回路と、この媒体循環回路に介装され内部を通過する媒体を気中放熱により冷却する放熱部とを備えて構成することができ。この場合には、媒体を用いた間接的冷却に加えて、その媒体の冷却を放熱部による放熱によって行うようにしているため、冷却手段をより一層安全でかつ簡易な設備・機器によって構成し得ることになる。この場合、上記放熱部としてさらに送風により強制空冷する送風ファンを含めることにより放熱効果をより高めて効率的冷却を実現させ得る。
一方、上記の目的を達成するために、本発明では、液化ガスを貯留する貯留タンクと、この貯留タンクに対し設置され内部の液化ガスと熱交換可能に媒体が循環供給される熱交換部と、この熱交換部に循環供給する媒体を加熱する熱源機とを備え、上記熱源機は、送風ファンと、この送風ファンからの送風を受けて燃焼される燃焼部と、内部に通される媒体をこの燃焼部からの燃焼熱により熱交換加熱する熱交換器とを備えてなり、上記熱源機の燃焼作動により加熱された媒体を上記熱交換部に循環供給することにより液化ガスを加温して気化させるように構成されたガス供給システムを対象として、次の特定事項を備えることとした。すなわち、上記媒体を冷却して上記熱交換部に循環供給することにより貯留タンク内の液化ガスを冷却させる冷却運転を実行する制御手段を備え、上記制御手段として、上記燃焼部を非燃焼状態に維持しつつ上記熱交換器に媒体を通過させて放熱させることによりその媒体を冷却する構成とした(請求項)。
この発明の場合、上記の参考技術を具体的な特定構成のガス供給システムに適用した場合に、既設の機器を利用してその作動制御のみによって冷却運転を実現させ得ることになる。すなわち、制御手段によって燃焼部が非燃焼に維持されるため、循環作動により循環される媒体は熱交換器を通過する間にその熱交換器の外表面からの放熱により冷やされ、この冷やされた媒体が熱交換部を通過する間に液化ガスが熱交換により冷却されることになる。この場合も、冷却運転の実行の際に上記制御手段により上記送風ファンを作動させることにより、燃焼部を通過した送風ファンからの送風が熱交換器に吹き当てられるため、強制空冷により冷却効果を高めることが可能になる。
以上の発明において、次の如き種々の構成を付加することにより、より具体化される。すなわち、第1としては、手動操作によりON・OFF信号を出力する操作スイッチを備え、上記制御手段として、上記操作スイッチから出力されるON信号を受けて上記冷却運転を開始させる構成とする(請求項)。この場合、ユーザの判断や事情に応じて液化ガスの冷却運転を実行させることが可能になる。
第2としては、上記貯留タンク内の内圧を検出する圧力センサを備え、上記制御手段として、上記圧力センサにより検出された検出内圧値が設定圧力値を超えることにより上記冷却運転を開始させる構成とする(請求項)。この場合、貯留タンクの安全弁が作動する事態の発生を回避するために、直接的な指標である内圧の状況に基づいて冷却運転が実行されることになる。
第3としては、外気温を検出する外気温センサを備え、上記制御手段として、上記外気温センサにより検出された検出外気温が設定温度を超えることにより上記冷却運転を開始させる構成とする(請求項)。この場合、貯留タンクの安全弁が作動する事態の発生を回避するために、内圧上昇の原因となる外気温の状況に基づいて冷却運転が実行されることになる。
第4としては、上記媒体の温度を検出する媒体温度センサを備え、上記制御手段として、上記媒体温度センサにより検出された検出媒体温度が設定温度を超えることにより上記冷却運転を開始させる構成とする(請求項)。この場合、媒体温度が液化ガスの温度を表すため、貯留タンクの安全弁が作動する事態の発生を回避するために、媒体温度の状況に基づいて冷却運転を実行することにより、内圧上昇の状況と対応する液化ガスの温度状況に基づいて冷却運転を実行し得ることになる。
以上、説明したように、請求項1〜請求項のいずれかのガス供給システムによれば、制御手段による作動制御よって冷却運転が開始されると貯留タンク内の液化ガスが冷却されるため、外気温の高い夏季等の環境条件によって貯留タンクが熱せられて内部の液化ガスが過度の昇温傾向に陥ったとしても、液化ガスを適正な温度に維持することができ、それに伴い貯留タンク内の内圧も適正な範囲に抑えることができるようになる。これにより、貯留タンクの内圧が過度に昇圧して安全弁が解放作動されてガスが吹き出すというような事態の発生を確実に回避して予防することができるようになる。
加えて、ガス機器システムが本来備えている既設の機器を利用して制御手段によりそれらの作動制御を追加するだけで液化ガスの冷却運転を実現させることができるようになる。
特に、請求項によれば、ユーザの判断や事情に応じて液化ガスの冷却運転を実行させることができるようになる。
請求項によれば、貯留タンクの安全弁が作動する事態の発生を回避するために、直接的な指標である内圧の状況に基づいて冷却運転を適切に実行させることができるようになる。
請求項によれば、貯留タンクの安全弁が作動する事態の発生を回避するために、内圧上昇の直接の原因となる外気温の状況に基づいて冷却運転を適切に実行させることができるようになる。
請求項によれば、媒体温度が液化ガスの温度を表すため、媒体温度の状況に基づいて冷却運転を実行することにより、内圧上昇の状況と対応する液化ガスの温度状況に基づいて冷却運転を実行することができるようになる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るガス供給システムを示したものである。このガス供給システムは、液化ガスQとしてLPG(液化石油ガス)を対象とするものであり、貯留タンクとしてのバルク貯槽2と、液化ガスに対する加温手段又は冷却手段を実現するための熱源機3と、両者2,3を互いに接続して熱交換用媒体を循環させる媒体循環回路4とを備えて構成されたものである。後述の種々の具体的な実施形態に共通する基本構成をまず説明し、その上で具体的構成の説明に入る。
上記バルク貯槽2は、液化ガスを充填して収容・貯留するように設置されるものであり、上部の取り出し口21から気化ガスを取り出して供給先まで供給されるように取り出し口21には供給管等からなるガス供給系5が接続されている。又、バルク貯槽2の上部には、過度の内圧上昇時に圧を外部に解放して逃がすための安全弁22と、内圧を検出して後述のコントローラ6に出力する内圧検出手段としての圧力センサ23とが付設されている。更に、バルク貯槽2内の例えば底部には後述のコイルチューブ41が液化ガスQと接触するように配設されている。
上記熱源機3はケース31と、このケース31内に配設された缶体32とを備えている。加えて、上記熱源機3には、この熱源機3の各種の作動制御を実行することによりガス供給システムのガス供給を制御する制御手段としてのコントローラ6が内蔵されている。上記缶体32には、下部に送風ファン33が付設され、又、内部の下側に燃焼部34、上側にフィンアンドチューブ式の熱交換器35がそれぞれ配設され、さらに、上部に排気口36が形成されている。なお、図1中の符号37は外気温を検出する外気温センサであり、この外気温センサ37は検出した外気温を上記コントローラ6に出力するようになっている。又、符号61は上記コントローラ6に接続された操作スイッチであり、この操作スイッチ61は熱源機3(例えばケース31)に、又は熱源機3とは別(例えば図示省略のリモコン等)に設けられて、そのON操作により後述の冷却運転を強制的に実行するようになっている。上記の熱交換器35が、あるいは、熱交換器35と送風ファン33とが、放熱部を構成する。
そして、上記熱源機3は、上記コントローラ6による制御によって、次のように加温運転と、冷却運転との双方を実行することになる。詳細は後述するが、次に簡単に説明すると、加温運転の場合には送風ファン33から燃焼用空気の供給を受けて燃焼部34が燃焼し、この燃焼熱を受けて熱交換器35内を通過する媒体が熱交換加熱され、燃焼排ガスが排気口36から外部に排出されることになる一方、冷却運転の場合には送風ファン33の作動により送風が未燃焼状態の燃焼部34を通過して熱交換器35に供給され、この送風により熱交換器35内を通過する媒体が放熱により冷却され、受熱した送風空気が排気口36から外部に排出されることになる。つまり、送風ファン33から缶体32内への押し込み送風によって加温運転の場合には燃焼用空気の供給と、燃焼排ガスの排出とが行われ、冷却運転の場合には熱交換器35での放熱による冷却の促進を行うようになっている。
上記媒体循環回路4は、バルク貯槽2内に配設されて液化ガスQとの間で熱交換する熱交換部であるコイルチューブ41と、このコイルチューブ41と上記熱源機3の熱交換器35との間で媒体(例えば不凍液)を循環させる循環路42と、この循環路42内に媒体を強制循環させるポンプ43とを備えている。上記循環路42は、上記熱交換器35の出口からコイルチューブ41の入口までを接続し熱源機3側の熱交換器35で熱交換した後の媒体をコイルチューブ41まで導く往き路42aと、コイルチューブ41の出口から熱交換器35の入口までを接続しバルク貯槽2内の液化ガスQと熱交換した後の媒体を熱源機3側の熱交換器35に導く戻り路42bとからなる。上記ポンプ43はこの戻り路42bに介装されている。又、この戻り路42bには内部を通過する媒体の温度を検出することにより液化ガスQの現在の温度を検出・推定する媒体温度検出センサ44が配設されている。
以上の上記熱源機3と媒体循環回路4との組み合わせによって、加熱用の熱源媒体を循環供給することにより液化ガスQを加温(熱交換加温)する加温手段が構成されると同時に、同じ熱源機3と媒体循環回路4との組み合わせによって冷却用の熱源媒体を循環供給することにより液化ガスQを冷却(熱交換冷却)する冷却手段が構成されることになる。つまり、熱源機3及び媒体循環回路4という同じ設備の運転制御の違い(運転制御モードの違い)により液化ガスQを加温したり、又は、冷却したりすることができるようになっている。
又、上記コントローラ6は、CPU、RAMや外部記憶装置等から構成され、図2に示すように加温運転制御を実行する加温制御部62a,62b又は62cや、冷却運転制御を実行する冷却制御部63a,63b又は63cをはじめとする種々の制御部を構成する所定の制御プログラムが搭載されたものである。
図2は特に上述の加温運転や冷却運転の各制御を実行する部分として以下の第1〜第3の各実施形態で必要となる全ての構成要素をまとめて示したものである。従って、以下に説明する各実施形態における制御トリガの相違によって特に入力信号として必須のものと必須でないものとがあり、それによって必須ではない入力信号を出力する構成要素を省略することも可能である。又、以下の各実施形態では特に説明を加えてはいないが、上記の操作スイッチ61によるマニュアル操作に基づく割り込み優先処理が各実施形態の制御に付設されている。すなわち、操作スイッチ61がユーザによりON操作され、そのON操作信号の出力をコントローラ6が受けることにより、コントローラ6は後述の冷却運転の開始処理を強制的に実行する一方、上記操作スイッチ61がユーザによりOFF操作されれば、そのOFF操作信号の出力をコントローラ6が受けて後述の冷却運転の停止処理を実行するようになっている。
<第1実施形態>
図3は加温制御部62aや冷却制御部63aによって実行される第1実施形態の制御フローチャートを示すものである。この第1実施形態は、特にバルク貯槽2内の内圧の如何によって、つまり圧力センサ23による検出内圧値の如何によって加温するか冷却するかの要否判別や、その開始・終了を行うようにするものである。従って、この第1実施形態では、上述の説明及び図1・図2において、圧力センサ23は必須の構成要素ではあるものの、外気温センサ37及び媒体温度センサ44は必須ではない。
本第1実施形態では、検出内圧値と対比する設定内圧値として次の関係を有するP1,P2,P3及びP4という4種類の圧力値を予め設定しておく。
P1>P2>P3>P4
ここで、P1,P2は冷却運転制御に係る設定圧力値である。P1が冷却運転制御を開始させるか否かの判断基準値となる一方、P2がその冷却運転制御を終了させるか否かの判断基準値となる。P1としては、あと少しの圧力上昇で安全弁22が作動して圧力解放してしまうことになる前の段階の圧力値が設定され、具体的には安全弁22の作動開始圧力値よりも所定量だけ低い圧力値が設定される。例えば、バルク貯槽2内の所定の安全率を見込んで設定されている許容限界内圧範囲の上限近傍あるいは上限値から所定値を減じた圧力値をP1として設定すればよい。P2としては、多少の圧力上昇が生じても安全弁22の作動までには至らないような正常な内圧値に相当する圧力値が設定される。例えば、バルク貯槽2の内圧として通常圧力範囲の上限以下の圧力値が設定される。
又、P3,P4は加温運転制御に係る設定圧力値である。P4が加温運転制御を開始させるか否かの判断基準値となる一方、P3がその加温運転制御を終了させるか否かの判断基準値となる。P3としては、ガス供給系5を通しての気化ガスの供給に必要な気化作動がバルク貯槽2内で十分に行われる程度の内圧に相当する圧力値が設定され、P4としては、これ以上低くなると上記ガス供給系5を通しての気化ガスの供給能力が不足してしまう程度にバルク貯槽2内での液化ガスQの気化作動が低下してしまうことになる下限内圧に相当する圧力値が設定される。
以下、図3を参照しつつ制御内容を説明すると、まず、圧力センサ23から出力された検出内圧値Pが設定圧力値P1を超えたか否かを判定し、超えていなければ加温制御部62aによる加温運転制御に進み(ステップSA1でNO)、超えていれば冷却制御部63aによる冷却運転制御に進む(ステップSA1でYES)。
加温運転制御に移行する場合には、上記の検出内圧値Pが設定圧力値P4よりも低いか否かを判定し、低くなければリターンしてステップSA1の判定を繰り返す一方(ステップSA2でNO)、低ければ気化作動促進のために加温制御部62aによる加温運転を開始する(ステップSA2でYES,ステップSA3)。加温運転は、ポンプ43を作動して媒体を循環させた上で、送風ファン33の作動及び燃焼部34の燃焼作動を開始させる。これにより、燃焼部34からの燃焼熱を受けて熱交換器35内の媒体が熱交換加熱され、この加熱された媒体が往き路42aを通してコイルチューブ41に送られ、コイルチューブ41を通過する間に液化ガスQと熱交換して液化ガスQが加温されることになる。この加温により液化ガスQの気化作動が促進されてバルク貯槽2内の内圧も上昇傾向になる。上記の液化ガスQを加温することにより熱を奪われた媒体は戻り路42bを通して熱交換器35に戻され、この熱交換器35で再び加熱されてコイルチューブ41に対し循環供給されることになる。
この加温運転を検出内圧値Pが設定圧力値P3よりも高くなるまで続け(ステップSA4でNO)、検出内圧値Pが設定圧力値P3よりも高くなれば上記の加温運転を停止する(ステップSA4でYES,ステップSA5)。そして、リターンしてステップSA1以降の処理を繰り返す。
この過程で、ステップSA1での判定において、検出内圧値Pが設定圧力値P1よりも高ければ冷却制御部63aによる冷却運転制御に進みステップSA6以降の処理を実行する(ステップSA1でYES,ステップSA6〜)。すなわち、ポンプ43を作動させて循環路42内の媒体を循環させると共に(ステップSA6)、送風ファン33を作動させる(ステップSA7)。この際、燃焼部34の燃焼作動は停止されたままに維持される。このステップSA6及びSA7の処理が冷却運転の開始処理を構成する。
この冷却運転により、コイルチューブ41において液化ガスQとほぼ同じ温度で推移して維持されていた媒体が戻り路42bを通して熱源機3の熱交換器35に送られ、この熱交換器35を通過する際に媒体が熱交換器35自体からの自然放熱(熱交換器35の多数のフィンから空気中への放熱)によって、又、送風ファン33からの送風を熱交換器35の表面(特に上記フィン)に受けることによる強制放熱によっても冷却され、冷却後の媒体は上記の液化ガスQよりも低温になる。そして、冷却された媒体が往き路42aを通してコイルチューブ41に送られ、コイルチューブ41を通過する間に液化ガスQと熱交換され、液化ガスQは熱を奪われて温度が低下する一方、媒体は液化ガスQからの熱を受けて温度が上昇する。この液化ガスQの温度低下によりバルク貯槽2内の内圧は低下傾向になる。上記の液化ガスQとの熱交換により昇温した媒体は戻り路42bを通して熱交換器35に戻され、この熱交換器35で再び放熱により冷却されてコイルチューブ41に対し循環供給されることになる。
上記の冷却運転を検出内圧値Pが設定圧力値P2よりも低くなるまで続け(ステップSA8でNO)、検出内圧値Pが設定圧力値P2よりも低くなれば上記の冷却運転を停止する(ステップSA8でYES)。すなわち、送風ファン33の作動を停止させ(ステップSA9)、ポンプ43の作動を停止させる(ステップSA10)。このステップSA9及びSA10の処理が冷却運転の停止処理を構成する。そして、リターンしてステップSA1以降の処理を繰り返す。
以上の第1実施形態は、例えば外気温の高い夏季や、太陽光により熱せられることにより、バルク貯槽2の外表面からの伝熱を受けて内部の液化ガスQが昇温傾向となり、この昇温に起因してバルク貯槽2内の内圧が上昇するという特性を利用するものである。そして、圧力センサ23による検出内圧値の変動状況に応じて、通常は加温運転を行うことにより気化促進によるガスの安定供給の維持を図りながらも、液化ガスQの過度の昇温により内圧が過度に上昇したときには冷却運転を実行して液化ガスQの冷却を図ることにより安全弁22が作動してガスが吹き出す事態を未然に防止することができる。これにより、従来はガス吹き出し発生を回避するためにバルク貯槽2内に液化ガスQをフルに充填せずにかなりの余裕を残して充填していたのに対し、本実施形態では冷却運転により上記のガス吹き出し発生を確実に回避することができるため、バルク貯槽2内に液化ガスQをフルに充填することができ、バルク貯槽2の容積を液化ガスQの充填のために有効に用いることができる。しかも、かかる効果を、既設の機器を用いてそれらの作動状況の組み合わせを変更するという新たな作動制御モード(冷却制御部63a)を追加するだけで実現させることができ、新たな機器設置に伴うコスト増やコンパクト化の要請に反する事態の発生等を招くこともない。
<第2実施形態>
図4は加温制御部62bや冷却制御部63bによって実行される第2実施形態の制御フローチャートを示すものである。この第2実施形態は、特にバルク貯槽2が設置された環境の外気温の如何によって、つまり外気温センサ37による検出外気温の如何によって冷却するか否かの要否判別やその開始・終了を行うようにするものである。従って、この第2実施形態では、基本構成の説明及び図1・図2において、外気温センサ37は冷却運転のための必須の構成要素ではあるものの、圧力センサ23及び媒体温度センサ44は冷却運転のためには必須ではない。
本第2実施形態では、冷却運転制御の判定用に検出外気温Tと対比するための設定温度T1を予め設定し、加温運転制御の判定用に上記の第1実施形態で説明したと同様の圧力値P3及びP4を予め設定しておく。上記の設定温度T1としては、夏季に液化ガスQに対し過度の昇温要因を与えるような外気温に相当する温度値、例えば35℃又は35℃前後の温度値を設定すればよい。
以下、図4を参照しつつ制御内容を説明すると、まず、外気温センサ37から出力された検出外気温Tが設定温度T1を超えたか否かを判定し、超えていなければ加温制御部62bによる加温運転制御に進み(ステップSB1でNO)、超えていれば冷却制御部63bによる冷却運転制御に進む(ステップSB1でYES)。
加温運転制御に移行する場合には、圧力センサ23からの検出内圧値Pが設定圧力値P4よりも低いか否かを判定し、低くなければリターンしてステップSB1の判定を繰り返す一方(ステップSB2でNO)、低ければ気化作動促進のために加温制御部62bによる加温運転を開始する(ステップSB2でYES,ステップSB3)。この加温運転(ステップSB3)は、第1実施形態の加温制御部62aによる制御内容(図3のステップSA3)と同じである。そして、この加温運転を検出内圧値Pが設定圧力値P3よりも高くなるまで続け(ステップSB4でNO)、検出内圧値Pが設定圧力値P3よりも高くなれば上記の加温運転を停止する(ステップSB4でYES,ステップSB5)。そして、リターンしてステップSB1以降の処理を繰り返す。
この過程で、ステップSB1での判定において、検出外気温Tが設定温度T1よりも高ければ冷却制御部63bによる冷却運転制御に進みステップSB6以降の処理を実行する(ステップSB1でYES,ステップSB6〜)。すなわち、コントローラ6に内蔵されている電子時計を用いたタイマをスタートさせると共に(ステップSB6)、第1実施形態の処理(ステップSA6及びSA7)と同様にポンプ43の作動(ステップSB7)及び送風ファン33の作動(ステップSB8)からなる冷却運転の開始処理を行う。この際、燃焼部34の燃焼作動は第1実施形態と同様に停止されたままに維持される。
この冷却運転の内容は第1実施形態と同様であり、この冷却運転により、第1実施形態で説明した如く循環路42に循環される媒体が熱源機3側で自然放熱及び強制放熱により冷却され、冷却された媒体がコイルチューブ41を通過する間に液化ガスQを熱交換により冷却して、液化ガスQの温度を低下させることになる。この液化ガスQの温度低下によりバルク貯槽2内の内圧は低下傾向になる。
上記の冷却運転を予め定めた所定の継続時間(例えば数十分)だけ続ける(ステップSB9でNO)。そして、設定された上記の継続時間がタイマアップすれば上記の冷却運転を停止する(ステップSBA9でYES)。すなわち、送風ファン33の作動停止(ステップSB10)及びポンプ43の作動停止(ステップSB11)からなる冷却運転の停止処理を実行する。そして、リターンしてステップSB1以降の処理を繰り返す。
以上の第2実施形態は、例えば外気温の高い夏季や、太陽光により熱せられることにより、バルク貯槽2の外表面からの伝熱を受けて内部の液化ガスQが昇温傾向となることに起因する不都合を、その外気温の状況を直接に検出して対策のための制御を実行するものである。そして、外気温センサ37による検出外気温の状況に応じて、通常は加温運転を行うことにより気化促進によるガスの安定供給の維持を図りながらも、液化ガスQに過度の昇温が発生するであろうと予想される外気温になれば冷却運転を実行して液化ガスQの冷却を図ることによりバルク貯槽2内の過度の内圧上昇を回避することができる。この結果、安全弁22が作動してガスが吹き出す事態を未然に防止することができる。
これにより、第1実施形態において説明したと同様に、従来はガス吹き出し発生を回避するためにバルク貯槽2内に液化ガスQをフルに充填せずにかなりの余裕を残して充填していたのに対し、本実施形態の冷却運転により上記のガス吹き出し発生を確実に回避することができるため、バルク貯槽2内に液化ガスQをフルに充填することができ、バルク貯槽2の容積を液化ガスQの充填のために有効に用いることができる。しかも、第1実施形態と同様に、以上の効果を、既設の機器を用いてそれらの作動状況の組み合わせを変更するという新たな作動制御モード(冷却制御部63b)を追加するだけで実現させることができ、新たな機器設置に伴うコスト増やコンパクト化の要請に反する事態の発生等を招くこともない。
なお、上記の冷却運転を続けさせる継続時間の設定法としては、設定温度T1相当の外気温を想定した1種類の時間値を予め設定するようにしてもよいし、そのときの検出外気温の温度に応じて変化する時間値を抽出させるようにしてもよい。すなわち、1種類の時間値を設定する場合には、温度T1の外気温に対し熱源機3の送風ファン33の送風能力等に基づく放熱能力を考慮して液化ガスQを十分に冷却してバルク貯槽2の内圧が第1実施形態で説明した設定圧力P2まで低下するであろう時間値を試験的又は理論演算により求めて設定すればよい。又、検出外気温の如何に応じて継続時間を変化させる場合には、外気温と継続時間との関係テーブルを予め設定し、この関係テーブルをコントローラ6に記憶させておき、外気温センサ37からの検出外気温Tに基づいて今回適用する継続時間値を上記関係テーブルから割り出して設定するようにすればよい。
<第3実施形態>
図5は加温制御部62cや冷却制御部63cによって実行される第3実施形態の制御フローチャートを示すものである。この第3実施形態は、特に液化ガスQの温度の如何によって冷却するか否かの要否判別やその開始・終了を行うようにするものである。そのための液化ガスQの温度を直接に検出するようにしてもよいが、本第3実施形態では循環路42内の媒体温度を検出することにより液化ガスQの温度を間接的に検出するようにしている。従って、この第3実施形態では、基本構成の説明及び図1・図2において、媒体温度センサ44は冷却運転のための必須の構成要素ではあるものの、圧力センサ23及び外気温センサ37は冷却運転のためには必須ではない。
本第3実施形態では、冷却運転制御の判定用に検出媒体温度tと対比するための設定温度t1,t2を予め設定し、加温運転制御の判定用に上記の第1実施形態で説明したと同様の圧力値P3及びP4を予め設定しておく。上記の設定温度t1としては、バルク貯槽2内の内圧を第1実施形態で説明した設定圧力値P1にまで昇圧させてしまうときの液化ガスQの温度に対応する媒体温度を設定し、設定温度t2としては、同様にバルク貯槽2内を第1実施形態で説明した設定圧力値P2に相当する内圧にするときの液化ガスQの温度に対応する媒体温度を設定する。この際、液化ガスQに対応する媒体温度とするには、コイルチューブ41の壁を介しての熱交換である点や、そのコイルチューブ41で平衡に達した媒体が媒体温度センサ44まで移動する間の熱損失等を考慮して定めればよい。
上記の設定温度t1,t2の具体例を図6に基づいて説明する。図6はプロパンとブタンとの成分比率が互いに異なる種々の液化ガス(プロパンとブタンとの混合液体)について蒸気圧と温度との関係を示したものである。ここで、プロパンを80mol%、ブタンを20mol%の混合比率で混合した液化ガス(図6に「80P+20B」と表示のもの)を対象にし、ガス供給先をガスタービンエンジンとした場合には、上記の設定圧力値P1として1.1MPaの蒸気圧の値を設定すれば、そのときの温度はほぼ38℃であるため、この38℃を上記の設定温度t1として設定することになる。又、上記の設定圧力値P2として0.9MPaの蒸気圧の値を設定すれば、そのときの温度はほぼ30℃であるため、この30℃を上記の設定温度t2として設定することになる。
以下、図5を参照しつつ制御内容を説明すると、まず、ポンプ43を作動させて媒体を循環させる(ステップSC1)。これは、コイルチューブ41内の媒体はそのときの液化ガスQの温度とほぼ同じ温度で平衡状態に到達しているものの、媒体温度センサ44が設置されている熱源機3側の循環路42内の媒体は液化ガスQの温度とは異なるおそれがあるからである。このため、ポンプ作動により媒体を循環路42に循環させて循環路42内の媒体の温度が液化ガスQの温度を表すようにしているのである。
次に、上記の検出内圧値Pが設定圧力値P4よりも低いか否かを判定し、低くなければ冷却運転の要否判定のためのステップに進む一方(ステップSC2でNO)、低ければ気化作動促進のために加温制御部62cによる加温運転を開始する(ステップSC2でYES,ステップSC3)。この加温運転(ステップSC3)は、第1実施形態の加温制御部62aによる制御内容(図3のステップSA3)と同じである。そして、この加温運転を検出内圧値Pが設定圧力値P3よりも高くなるまで続け(ステップSC4でNO)、検出内圧値Pが設定圧力値P3よりも高くなれば上記の加温運転を停止する(ステップSC4でYES,ステップSC5)。そして、リターンしてステップSC1以降の処理を繰り返す。
この過程で、ステップSC2での判定において、検出内圧値Pが設定圧力値P4よりも高ければ、冷却運転の実行が必要か否かの要否判定を行う(ステップSC2でNO,ステップSC6及びSC7)。すなわち、まず、前回の加温運転により燃焼部34での燃焼が行われ加温運転停止によりその燃焼作動が停止してから所定時間が経過したか否かを判定する(ステップSC6)。これは、加温運転の実行により媒体は燃焼熱により熱交換加熱されるため、その燃焼停止から所定時間が経過しないと媒体の温度が液化ガスQの温度を表すことにならないからである。次に、所定時間の経過により媒体温度が液化ガスQの温度を表すことになれば、検出媒体温度tが設定温度t1よりも高いか否かを判定、つまり冷却運転が必要か否かの判定を行う(ステップSC6でYES,ステップSC7)。なお、上記の所定時間が未経過、又は、検出媒体温度tが設定温度t1よりも低ければステップSC1に戻り、ステップSC1以降の処理を繰り返す(ステップSC6でNO又はステップSC7でNO)。
検出媒体温度tが設定温度t1よりも高ければ、冷却運転を開始する(ステップSC8でYES)。この冷却運転は、ポンプ43がステップSC1で既に作動しているため、送風ファン33の作動を開始させることにより行う(ステップSC8)。もちろん、他の実施形態と同様に、燃焼部34の燃焼作動は停止されたままに維持される。この冷却運転により、第1実施形態で説明した如く循環路42に循環される媒体が熱源機3側で自然放熱及び強制放熱により冷却され、冷却された媒体がコイルチューブ41を通過する間に液化ガスQを熱交換により冷却して、液化ガスQの温度を低下させることになる。この液化ガスQの温度低下によりバルク貯槽2内の内圧は低下傾向になる。
上記の冷却運転を検出媒体温度tが設定温度t2よりも低くなるまで続け(ステップSC9でNO)、検出媒体温度tが設定温度t2よりも低くなれば上記の冷却運転を停止、すなわち送風ファン33の作動を停止させる(ステップSC10)そして、リターンしてステップSC1以降の処理を繰り返す。
以上の第3実施形態は、例えば外気温の高い夏季や、太陽光により熱せられることにより、バルク貯槽2の外表面からの伝熱を受けて内部の液化ガスQが昇温傾向となることに起因する不都合を、その液化ガスQの温度状況に応じて対策することにより解消させることができる。この際、上記の液化ガスQの温度を直接に検出するのではなくて、媒体温度センサ44を用いて媒体の温度を検出することにより液化ガスQの温度を間接的に検出するようにしているため、熱源機3側だけの設備で上記の不都合発生の予防・回避を実現することができる。そして、媒体温度センサ44による検出媒体温度の状況に応じて、通常は加温運転を行うことにより気化促進によるガスの安定供給の維持を図りながらも、液化ガスQに過度の昇温が発生するであろうと予想される液化ガス温度になれば冷却運転を実行して液化ガスQの冷却を図ることによりバルク貯槽2内の過度の内圧上昇を回避することができる。この結果、安全弁22が作動してガスが吹き出す事態を未然に防止することができる。
これにより、第1実施形態において説明したと同様に、従来はガス吹き出し発生を回避するためにバルク貯槽2内に液化ガスQをフルに充填せずにかなりの余裕を残して充填していたのに対し、本実施形態の冷却運転により上記のガス吹き出し発生を確実に回避することができるため、バルク貯槽2内に液化ガスQをフルに充填することができ、バルク貯槽2の容積を液化ガスQの充填のために有効に用いることができる。しかも、他の実施形態と同様に、以上の効果を、既設の機器を用いてそれらの作動状況の組み合わせを変更するという新たな作動制御モード(冷却制御部63c)を追加するだけで実現させることができ、新たな機器設置に伴うコスト増やコンパクト化の要請に反する事態の発生等を招くこともない。
<他の実施形態>
なお、本発明は上記第1〜第3実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記第1〜第3の各実施形態では、バルク貯槽2内の液化ガスQを熱源機3から供給される熱源の媒体により加温したり逆に冷却したりするための熱交換手段として、バルク貯槽2の内部に配設したコイルチューブ41を採用しているが、これに限らず、バルク貯槽2の外部に配設した熱交換手段を採用してもよい。このような外部設置の熱交換手段としては、例えばパイプ又は面状伝熱パネル等をバルク貯槽2の壁部外表面に接触させて巻回させたり上記外表面に対し部分的に密着させたりして配設し、このようなパイプ又は伝熱パネルに対し上記実施形態で説明した媒体を循環供給させてその媒体がバルク貯槽2の壁部を介して内部の液化ガスQと熱交換し得るようにすればよい。
上記各実施形態においては操作スイッチ61の操作に基づく割り込み優先処理を付設しているが、これに限らず、かかるユーザによるマニュアル処理を省略して上記の操作スイッチ61の設置を省略するようにしてもよい。あるいは、逆に、第1〜第3の各実施形態による内圧値、外気温もしくは媒体温度に基づく制御を省略し、操作スイッチ61からのON・OFF操作信号の出力のみを制御トリガとして冷却運転の開始・終了の各処理を行うように構成してもよい。
上記各実施形態では、バルク貯槽2内の液化ガスを加温するためのコイルチューブ41を冷却のためにも用いるようにしているが、これに限らず、加温のための手段を上記のコイルチューブ以外に独立して備えているガス供給システムに対し、上記各実施形態における冷却のための設備及び制御部を備えるようにしてもよい。冷却のための設備とは、送風ファン33、熱交換器35及び媒体循環回路4のことであり、制御部とは冷却制御部63a,63b,63cのことである。
本発明の実施形態を示す模式図である。 加温及び冷却の各運転の制御部分のブロック図である。 第1実施形態の制御フローチャートである。 第2実施形態の制御フローチャートである。 第3実施形態の制御フローチャートである。 各種液化ガスについての蒸気圧と温度との関係図である。
符号の説明
2 バルク貯槽(貯留タンク)
3 熱源機
4 媒体循環回路
23 圧力センサ
33 送風ファン(放熱部)
34 燃焼部
35 熱交換器(放熱部)
41 コイルチューブ(熱交換部)
44 媒体温度センサ
61 操作スイッチ
63a,63b,63c 冷却制御部(制御手段)
Q 液化ガス

Claims (5)

  1. 液化ガスを貯留する貯留タンクと、この貯留タンクに対し設置され内部の液化ガスと熱交換可能に媒体が循環供給される熱交換部と、この熱交換部に循環供給する媒体を加熱する熱源機とを備え、上記熱源機は、送風ファンと、この送風ファンからの送風を受けて燃焼される燃焼部と、内部に通される媒体をこの燃焼部からの燃焼熱により熱交換加熱する熱交換器とを備えてなり、上記熱源機の燃焼作動により加熱された媒体を上記熱交換部に循環供給することにより液化ガスを加温して気化させるように構成されたガス供給システムであって、
    上記媒体を冷却して上記熱交換部に循環供給することにより貯留タンク内の液化ガスを冷却させる冷却運転を実行する制御手段を備え、
    上記制御手段は、上記燃焼部を非燃焼状態に維持しつつ上記熱交換器に媒体を通過させて放熱させることによりその媒体を冷却するように構成されている
    ことを特徴とするガス供給システム。
  2. 請求項1に記載のガス供給システムであって、
    手動操作によりON・OFF信号を出力する操作スイッチを備え、
    上記制御手段は、上記操作スイッチから出力されるON信号を受けて上記冷却運転を開始させるように構成されている、ガス供給システム。
  3. 請求項に記載のガス供給システムであって、
    上記貯留タンク内の内圧を検出する圧力センサを備え、
    上記制御手段は、上記圧力センサにより検出された検出内圧値が設定圧力値を超えることにより上記冷却運転を開始させるように構成されている、ガス供給システム。
  4. 請求項に記載のガス供給システムであって、
    外気温を検出する外気温センサを備え、
    上記制御手段は、上記外気温センサにより検出された検出外気温が設定温度を超えることにより上記冷却運転を開始させるように構成されている、ガス供給システム。
  5. 請求項に記載のガス供給システムであって、
    上記媒体の温度を検出する媒体温度センサを備え、
    上記制御手段は、上記媒体温度センサにより検出された検出媒体温度が設定温度を超えることにより上記冷却運転を開始させるように構成されている、ガス供給システム。
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