JP5557827B2 - 混合ガス製造方法及びガス混合装置 - Google Patents
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Description
この発明は、メインガスに添加ガスを添加して混合ガスとする混合ガス製造方法及びガス混合装置に関する。
近年、ガス切断の分野では、例えば、アセチレンガスやプロパンガス等に代えて、水素を用いた切断方法が注目されていて、水素を用いて切断する場合、火炎を可視化する目的で、少量の炭化水素ガスを添加することが行なわれている。
このように、二種類のガスを混合して混合ガスとする場合、従来、各々のガスの圧力を同圧にするための圧力調整器と、流量を調整により各ガスを所定比率とするための流量調整弁を用いた混合装置が知られている。
このように、二種類のガスを混合して混合ガスとする場合、従来、各々のガスの圧力を同圧にするための圧力調整器と、流量を調整により各ガスを所定比率とするための流量調整弁を用いた混合装置が知られている。
このような従来のガス混合装置では、各ガスに対応して設けられた圧力調整器により各ガスの圧力が設定、調整されていて、流量（使用量）が変動すると、各圧力調整器を通過するガスの圧力が変動するのが一般的であり、ガス混合装置から吐出される混合ガスの使用量が増減して各ガスの通過流量が増減すると、各圧力調整器に設定された各ガスの圧力が設定圧力に対して変動し、混合ガスを構成する各ガスの比率が設定値から外れる場合がある。
このように、混合ガスの使用量が増減した場合には、各ガスの圧力を同じ圧力に設定し直すとともに各流量調整弁を通過する各ガスの流量を再調整して、混合比を所定比率とする必要があった。
そこで、差圧調整弁、圧力平衡回路等を用いることによる各ガスの差圧調整や、パイロット圧力調整器を用いて一方のガスの調整圧力をパイロット圧力として他方のガスの圧力調整器を制御して他方のガスの圧力を一方のガスの圧力と同じにすることにより各ガスを同圧とする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、差圧調整弁、圧力平衡回路やパイロット圧力調整器を用いたる場合、混合装置の回路構成が複雑になり、各機器を調整するのに多大な時間を費したり、各ガスにバイブレーションが発生する等の問題があった。
そこで、例えば、水素ガスに炭化水素系ガスを添加するような場合に、混合されたガスの使用量が増減しても圧力調整や流量調整による混合比の再調整を必要とせず、各ガスを所定の比率で混合して混合ガスとすることが可能な混合ガスの製造方法、ガス混合装置に対する強い技術的要請がある。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、メインガスと添加ガスとを混合して混合ガスとする場合に、メインガスと添加ガスとが所定比率で混合された混合ガスを安定して製造することが可能な混合ガス製造方法、ガス混合装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１記載の発明は、メインガスと添加ガスとを混合して混合ガスとするガス混合装置であって、メインガスが供給されるメインガス流通路と、添加ガスが供給される添加ガス流通路と、前記メインガス流通路と前記添加ガス流通路とが接続されて、メインガスと添加ガスとが混合されるとともに生成された混合ガスを混合ガス排出口に排出する混合部と、流量制御部と、0を備え、前記メインガス流通路には、パイロット側が流量調整弁を介して前記添加ガス流通路に接続され前記添加ガス流通路を流通する添加ガスの圧力に基づいて前記メインガス流通路内のメインガスの圧力を調整するパイロット式圧力調整部と、前記メインガス流通路内の圧力調整されたメインガスの流量を検出するメインガス流量検出手段と、が設けられ、前記添加ガス流通路には、前記添加ガス流通路から前記混合部に流通する添加ガスの流量を調整する添加ガス流量調整手段が設けられ、前記流量制御部は、前記メインガス流量検出手段が検出したメインガスの流量に基づいて、前記混合部に流通させる添加ガスの流量を、前記添加ガス流量調整手段により制御することを特徴とする。
また、ガス混合装置は、前記添加ガス流通路の圧力が前記メインガス流通路の圧力より高く設定されていてもよい。
請求項１記載の発明は、メインガスと添加ガスとを混合して混合ガスとするガス混合装置であって、メインガスが供給されるメインガス流通路と、添加ガスが供給される添加ガス流通路と、前記メインガス流通路と前記添加ガス流通路とが接続されて、メインガスと添加ガスとが混合されるとともに生成された混合ガスを混合ガス排出口に排出する混合部と、流量制御部と、0を備え、前記メインガス流通路には、パイロット側が流量調整弁を介して前記添加ガス流通路に接続され前記添加ガス流通路を流通する添加ガスの圧力に基づいて前記メインガス流通路内のメインガスの圧力を調整するパイロット式圧力調整部と、前記メインガス流通路内の圧力調整されたメインガスの流量を検出するメインガス流量検出手段と、が設けられ、前記添加ガス流通路には、前記添加ガス流通路から前記混合部に流通する添加ガスの流量を調整する添加ガス流量調整手段が設けられ、前記流量制御部は、前記メインガス流量検出手段が検出したメインガスの流量に基づいて、前記混合部に流通させる添加ガスの流量を、前記添加ガス流量調整手段により制御することを特徴とする。
また、ガス混合装置は、前記添加ガス流通路の圧力が前記メインガス流通路の圧力より高く設定されていてもよい。
請求項３記載の発明は、メインガスと添加ガスとを混合して混合ガスとする混合ガス製造方法であって、メインガス流通路にメインガスを供給するとともに、添加ガス流通路に添加ガスを供給し、流量調整弁を介してパイロット側を前記添加ガス流通路に接続したパイロット式圧力調整部により、前記添加ガス流通路の圧力に基づいて前記メインガス流通路を流通するメインガスの圧力を調整し、前記メインガス流通路内において圧力調整されたメインガスの流量に基づいて前記添加ガス流通路から前記混合部に流通する添加ガスの流量を調整して、前記混合部においてメインガスと添加ガスとを混合して所定比率の混合ガスとすることを特徴とする。
また、前記ガス混合製造方法は、前記添加ガス流通路の圧力を前記メインガス流通路の圧力よりも高く設定してもよい。
また、前記ガス混合製造方法は、前記添加ガス流通路の圧力を前記メインガス流通路の圧力よりも高く設定してもよい。
この発明に係るガス混合装置、混合ガスの製造方法によれば、混合ガスの使用量が増減しても、所定の流量のメインガスと添加ガスが混合される。その結果、メインガスと添加ガスとが所定比率の混合ガスを安定して製造することができる。
この明細書において、混合部において混合されるふたつのガスのうち、流量が多いガスをメインガス、流量が少ないガスを添加ガスという。すなわち、混合ガスの製造量に対して、メインガスは５０％超１００％未満であり、添加ガスはゼロ％超５０％未満である。
この発明に係るガス混合装置、混合ガスの製造方法によれば、混合ガスの使用量が増減しても、メインガスと添加ガスとが所定比率で混合された混合ガスを安定して製造することができる。また、混合ガス製造における機器構成が簡単であり、容易に操作することができる。
以下、図面を参照し、この発明の一実施形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るガス混合装置の概略を示す図であり、符号１はガス混合装置を示している。
ガス混合装置１は、メインガス流通路１０と、添加ガス流通路２０と、混合ガス流通路３０と、混合部３２と、流量制御部４０とを備え、メインガス流通路１０に供給されたメインガスＧ１と添加ガス流通路２０に供給された添加ガスＧ２が、混合部３２で混合されて混合ガスＧ３となり、混合ガスＧ３が混合ガス流通路３０を通じて混合ガス排出口３３から排出するように構成されている。
図１は、この発明の一実施形態に係るガス混合装置の概略を示す図であり、符号１はガス混合装置を示している。
ガス混合装置１は、メインガス流通路１０と、添加ガス流通路２０と、混合ガス流通路３０と、混合部３２と、流量制御部４０とを備え、メインガス流通路１０に供給されたメインガスＧ１と添加ガス流通路２０に供給された添加ガスＧ２が、混合部３２で混合されて混合ガスＧ３となり、混合ガスＧ３が混合ガス流通路３０を通じて混合ガス排出口３３から排出するように構成されている。
メインガス流通路１０は、メインガス配管１１と、メインガス供給口１３と、圧力計１６と、フィルタ１７と、逆止弁１８と、パイロット式圧力調整弁（パイロット式圧力調整部）１４と、マスフローメータ（メインガス流量検出手段）１５とを備え、メインガス供給口１３、圧力計１６、フィルタ１７、逆止弁１８、パイロット式圧力調整弁１４、マスフローメータ１５が、メイン配管１１の上流側からこの順に配置されている。
添加ガス流通路２０は、添加ガス配管２１と、添加ガス供給口２３と、圧力計２６と、フィルタ２７と、逆止弁２８と、添加ガス流量調整器（添加ガス流量調整手段）２４とを備え、添加ガス供給口２３、圧力計２６、フィルタ２７、逆止弁２８、添加ガス流量調整器２４が、添加ガス配管２１の上流側からこの順に配置されている。
混合ガス流通路３０は、混合ガス配管３１と、圧力計２４とを備え、下流側が混合ガス排出口３３に接続されている。
混合部３２は、上流側がメインガス流通路１０と添加ガス流通路２０に接続されるとともに下流側が混合ガス流通路３０に接続されており、メインガス流通路１０、添加ガス流通路２０から流入したメインガスＧ１、添加ガスＧ２が混合部３２で混合され、混合された混合ガスＧ３が混合ガス流通路３０を経由して混合ガス排出口３３から排出されるようになっている。
混合部３２は、上流側がメインガス流通路１０と添加ガス流通路２０に接続されるとともに下流側が混合ガス流通路３０に接続されており、メインガス流通路１０、添加ガス流通路２０から流入したメインガスＧ１、添加ガスＧ２が混合部３２で混合され、混合された混合ガスＧ３が混合ガス流通路３０を経由して混合ガス排出口３３から排出されるようになっている。
また、パイロット式圧力調整弁１４は、例えば、パイロット側が流量調整弁２５Ａを介して添加ガス流通路２０に接続されていて、添加ガス流通路２０内の添加ガスＧ２の圧力に基づいて、メインガス流通路１０内のメインガスＧ１の圧力を、添加ガスＧ２と同一の圧力に調整可能とされている。ここで、メインガスＧ１に添加ガスＧ２を添加する場合、添加ガスＧ２の圧力は、メインガスＧ１の圧力より少し高めに設定することが好適である。また、パイロット式圧力調整器１４は、調整される側のガス圧力がパイロット側のガス圧力より僅か低めになる特性があるので、パイロット側を添加ガスＧ２をとしてメインガスＧ１の圧力を調整する構成とした。
マスフローメータ１５は、メインガス流通路１０から混合部３２に流通するメインガスＧ１の流量を計測するものであり、計測したメインガス流量は通信線４１を通じて流量制御部４０に送信されるようになっている。
流量制御部４０は、マスフローメータ１５から送信されたメインガスＧ１の流量に基づいて、例えば、混合部３２に流入させる添加ガスＧ２の流量を算出し、流量調整弁２４に流量制御信号を出力するようになっている。
添加ガス流量調整器２４は、流量計測部２４Ａと、流量調整弁２４Ｂとを備え、流量調整弁２４Ｂは、通信線４２により流量制御部４０と接続されており、調整流量調整弁２４Ｂは流量制御部４０からの流量制御信号によりサーボモータの開度が調整されて、添加ガス流通路２０から混合部３２に流通する添加ガスＧ２の流量を調整するようになっている。
次に、ガス混合装置１によるメインガスＧ1と、添加ガスＧ２の混合について説明する。
（１）まず、メインガスＧ１をメインガス供給口１３経由でメインガス流通路１０に供給するとともに、添加ガスＧ２を添加ガス供給口２３経由で添加ガス流通路２０に供給する。
（２）添加ガス流通路２０に供給された添加ガスＧ２の圧力に基づいて、メインガス流通路１０内のメインガスＧ１の圧力が調整される。
（３）メインガス流通路１０に配置されたマスフローメータ１５により、メインガス流通路１０を流れるメインガスＧ１の流量が計測される。
（４）流量制御部４０は、マスフローメータ１５により計測したメインガスＧ１の流量に基づいて、添加ガス流通路から混合部３２に流通させる添加ガスＧ２の流量を算出し、その結果に基づいて添加ガスＧ２の添加量、すなわち添加ガスＧ２の流量を算出し、添加ガス流量調整器２４の流量調整弁２４Ｂに添加ガス流量調整信号を出力する。
（５）流量制御部４０から出力された添加ガス流量調整信号により流量調整弁２４Ｂの開度が調整され、添加ガス流通路２０から混合部３２に流通する添加ガスＧ２が所定流量に調整される。
（６）混合部３２において、メインガスＧ１と添加ガスＧ２とが所定比率で混合される。
（１）まず、メインガスＧ１をメインガス供給口１３経由でメインガス流通路１０に供給するとともに、添加ガスＧ２を添加ガス供給口２３経由で添加ガス流通路２０に供給する。
（２）添加ガス流通路２０に供給された添加ガスＧ２の圧力に基づいて、メインガス流通路１０内のメインガスＧ１の圧力が調整される。
（３）メインガス流通路１０に配置されたマスフローメータ１５により、メインガス流通路１０を流れるメインガスＧ１の流量が計測される。
（４）流量制御部４０は、マスフローメータ１５により計測したメインガスＧ１の流量に基づいて、添加ガス流通路から混合部３２に流通させる添加ガスＧ２の流量を算出し、その結果に基づいて添加ガスＧ２の添加量、すなわち添加ガスＧ２の流量を算出し、添加ガス流量調整器２４の流量調整弁２４Ｂに添加ガス流量調整信号を出力する。
（５）流量制御部４０から出力された添加ガス流量調整信号により流量調整弁２４Ｂの開度が調整され、添加ガス流通路２０から混合部３２に流通する添加ガスＧ２が所定流量に調整される。
（６）混合部３２において、メインガスＧ１と添加ガスＧ２とが所定比率で混合される。
ガス混合装置１によれば、混合ガスＧ３の使用量が増減しても、混合部３２にメインガスＧ１と添加ガスＧ２が所定比率で流入し、メインガスＧ１と添加ガスＧ２とが所定比率で混合された混合ガスを安定して製造することができる。
また、ガス混合装置１によれば、例えば、図２に示すように、混合ガスＧ３（＝メインガスＧ１＋添加ガスＧ２）の使用量（流量）が少ない場合であっても、メインガスＧ１と添加ガスＧ２がばらつくことなく所定比率で混合された今後ガスＧ３を安定して、製造することができる。
また、混合ガスＧ３を使用する機器側の流量調整装置で必要な流量に設定すれば、ガス混合装置１において、圧力及び流量調整を全く行なわずに自動的に所定比率で混合された混合ガスを供給することができる。
なお、この発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、メインガスＧ１が水素とされ、添加ガスＧ２がプロパンガス（炭化水素）である場合について説明したが、メインガスＧ１、添加ガスＧ２の組成については、水素、炭化水素の他、窒素、不活性ガス等から任意に選択することができる。また、メインガスＧ１、添加ガスＧ２のうち、いずれか一方又は双方を複数の組成による混合ガスをしてもよい。
例えば、上記実施の形態においては、メインガスＧ１が水素とされ、添加ガスＧ２がプロパンガス（炭化水素）である場合について説明したが、メインガスＧ１、添加ガスＧ２の組成については、水素、炭化水素の他、窒素、不活性ガス等から任意に選択することができる。また、メインガスＧ１、添加ガスＧ２のうち、いずれか一方又は双方を複数の組成による混合ガスをしてもよい。
本発明によれば、メインガスに対して、添加ガスを所定比率で安定して混合することができるので、産業上利用可能である。
１ ガス混合装置
１０ メインガス流通路
２０ 添加ガス流通路
１４ パイロット式圧力調整弁（パイロット式圧力調整部）
１５ マスフローメータ（メインガス流量検出手段）
２４ 添加ガス流量調整器（添加ガス流量調整手段）
３２ 混合部
３３ 混合ガス排出口
４０ 流量制御部
１０ メインガス流通路
２０ 添加ガス流通路
１４ パイロット式圧力調整弁（パイロット式圧力調整部）
１５ マスフローメータ（メインガス流量検出手段）
２４ 添加ガス流量調整器（添加ガス流量調整手段）
３２ 混合部
３３ 混合ガス排出口
４０ 流量制御部
Claims (4)
- メインガスと添加ガスとを混合して混合ガスとするガス混合装置であって、
メインガスが供給されるメインガス流通路と、
添加ガスが供給される添加ガス流通路と、
前記メインガス流通路と前記添加ガス流通路とが接続されて、メインガスと添加ガスとが混合されるとともに生成された混合ガスを混合ガス排出口に排出する混合部と、
流量制御部と、を備え、
前記メインガス流通路には、パイロット側が流量調整弁を介して前記添加ガス流通路に接続され前記添加ガス流通路を流通する添加ガスの圧力に基づいて前記メインガス流通路内のメインガスの圧力を調整するパイロット式圧力調整部と、前記メインガス流通路内の圧力調整されたメインガスの流量を検出するメインガス流量検出手段と、が設けられ、
前記添加ガス流通路には、前記添加ガス流通路から前記混合部に流通する添加ガスの流量を調整する添加ガス流量調整手段が設けられ、
前記流量制御部は、
前記メインガス流量検出手段が検出したメインガスの流量に基づいて、前記混合部に流通させる添加ガスの流量を、前記添加ガス流量調整手段により制御することを特徴とするガス混合装置。 - 請求項１に記載のガス混合装置であって、
前記添加ガス流通路の圧力が前記メインガス流通路の圧力より高く設定されていることを特徴とするガス混合装置。 - メインガスと添加ガスとを混合して混合ガスとする混合ガス製造方法であって、
メインガス流通路にメインガスを供給するとともに、添加ガス流通路に添加ガスを供給し、
流量調整弁を介してパイロット側を前記添加ガス流通路に接続したパイロット式圧力調整部により、前記添加ガス流通路の圧力に基づいて前記メインガス流通路を流通するメインガスの圧力を調整し、
前記メインガス流通路内において圧力調整されたメインガスの流量に基づいて前記添加ガス流通路から前記混合部に流通する添加ガスの流量を調整して、
前記混合部においてメインガスと添加ガスとを混合して所定比率の混合ガスとすることを特徴とする混合ガス製造方法。 - 請求項３に記載のガス混合製造方法であって、
前記添加ガス流通路の圧力を前記メインガス流通路の圧力よりも高く設定することを特徴とするガス混合製造方法。
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