JP5762443B2 - 混合ガス製造装置 - Google Patents

Description

この発明は、原料ガスをベンチュリーミキサーのノズルからスロートに噴射し、この噴射に伴う負圧によって燃焼用空気を吸い込んで、前記原料ガスと燃焼用空気を混合して混合ガスを製造する際に用いる混合ガス製造装置であって、ガス流路中に、前記混合に伴う騒音を低減する消音装置を設けたものに関する。

混合ガス製造装置は、例えば特許文献１に示すように、原料ガスタンク、空気用コンプレッサ等を備え、この原料ガスタンクから供給される原料ガス（プロパン等）と燃焼用空気を混合し、この混合ガスを一般家庭等の使用者に供給するための装置である。この装置は、特に、地震等の災害時や、夜間工事において都市ガスの供給を一時的に停止する際に用いられ、前記混合ガスは、使用者が通常使用している都市ガス（１２Ａ、１３Ａ等）の燃料カロリーと整合するように、カロリー調節（原料ガスと燃焼用空気との混合割合の調節）がされている。

前記混合には、一般的に、特許文献１に示すベンチュリーミキサーが用いられる。このベンチュリーミキサーは、ノズルから噴射した原料ガスを、ガス流路の途中に絞り部を形成したスロートに送り込み、この原料ガスが前記絞り部を通過する際に、その周囲に生じる負圧によって燃焼用空気を吸い込んで、この原料ガスと燃焼用空気を混合するものである。このスロートの絞り部形状や原料ガスの噴射圧等を変えることによって、原料ガスと燃焼用空気の混合割合を適宜変えることができる。

このベンチュリーミキサーでの混合ガスの製造においては、原料ガスと燃焼用空気の混合に際し、騒音が発生することが多い。この騒音の主な原因として、（１）原料ガスや燃焼用空気が前記絞り部を通過する際に、流速変化を生じることに起因するもの、（２）原料ガスと燃焼用空気の混合（両気流の衝突）に起因するもの、が挙げられる。この騒音を防止するため、装置全体をウレタン等の発泡体で覆うことも考えられるが、コストが嵩むため現実的な方法とは言い難い。

そこで、例えば特許文献２では、特に、上記（２）の混合に起因する騒音を低減すべく、次のような構成を採用している。すなわち、スロートの絞り部材（絞り部）に原料ガス導入用の孔を設けるとともに、この孔よりも上流側に剥離部材を設け、スロートの上流側から供給される燃焼用空気の流れをスロートの軸心側に誘導し、前記孔から供給される原料ガスの流れが、前記燃焼用空気の流れを直接横切らないようにしている（特に、特許文献２の図２を参照）。この構成とすることにより、原料ガスと燃焼用空気の混合の際の両気流の衝突の度合いを小さくし、この混合に伴う騒音の低減を図っている。

なお、特許文献１に記載の構成では、原料ガスをノズルからスロートに噴射して燃焼用空気を吸い込むのに対し、特許文献２に記載の構成では、燃焼用空気をまずスロートに流して原料ガスを吸い込むという点で異なるが、一方の気体をスロートに流して、他方の気体を吸い込むというベンチュリーミキサーの機能を利用した点において同じである。

特許第４６０４１１３号公報 特開平８−２９６８１２号公報

特許文献２の構成によると、上記（２）の原料ガスと燃焼用空気の混合に係る騒音は低減できるが、上記（１）の騒音は却って増大する恐れがある。これは、前記剥離部材を設けることによって、その部分の流動断面積が部分的に小さくなり、その部分を燃焼用空気が通過する際の流速変化が大きくなりやすいためである。このため、トータル的に見て、騒音の低減があまり効率的でないという問題がある。

また、燃焼用空気が原料ガスの供給用の孔から少し離れたところを流動することになり、スロートにおける原料ガスの吸い込み作用が不十分となりやすい。この吸い込み不足を補うため、原料ガスのガス圧を高める等の対策が必要となることもあり得る。

そこで、本願発明は、ベンチュリーミキサーによる混合ガスの製造機能を損なうことなく、装置稼働時の騒音を低減することを課題とする。

上記の課題を解決するため、この発明は、原料ガス供給手段と、空気供給手段と、前記原料ガス供給手段から供給される原料ガスと前記空気供給手段から供給される燃焼用空気とを混合するベンチュリーミキサーと、このベンチュリーミキサーの混合ガス出口側に設けられ、前記混合に伴う騒音を低減する消音装置とから混合ガス製造装置を構成した。

原料ガスと燃焼用空気の混合に伴う騒音の大部分は、スロートの混合ガス出口側から、この混合ガスの配管内を通ってベンチュリーミキサー外に伝わる。そこで、この混合ガスの出口側に消音装置を設けることで、その騒音を低減することができる。しかも、この消音装置をガス混合が終了した後のスロートの外に設けたため、特許文献２に示したように、スロート内に、原料ガス（同文献では燃焼用空気）の流動を誘導する剥離部材を設ける必要はない。このため、剥離部材によってスロートの絞り部の流動断面積が部分的に小さくなり、この絞り部における流速変化に伴って騒音（上記（１）の騒音）が発生するのを抑制することができる。

しかも、原料ガスの流動に伴う負圧の形成が剥離部材によって妨げられることがなく、この負圧によって燃焼用空気を確実にスロートに導くことができる。

また、このベンチュリーミキサーでは、原料ガスの噴射に伴って、燃焼用空気もスロートに取り込まれるが、これらの流動方向は、特許文献２に記載の構成ではほぼ直交するのに対して、平行に近い（本願発明に係る図１中の矢印Ａ、Ｇを参照）。このため、この特許文献２に記載の剥離部材がなくても、原料ガスと燃焼用空気の混合に起因する騒音（上記（２）の騒音）は生じにくい。

前記混合ガス製造装置の構成においては、前記消音装置は、その内面に消音材を設けた中空部材であって、その中空部に前記混合ガスを流動させるようにするのが好ましい。

消音部材を中空部材とすることにより、混合ガスのガス流動に影響を与えることなく、速やかに消音を図ることができる。この消音材として、例えば発泡ウレタン等の発泡材を適用できる。

また、前記各構成においては、前記ベンチュリーミキサーと前記消音装置の間に、前記混合ガスの流動方向の流動部断面積が一定の平行部を設けることができる。

流動する混合ガスは、その流速が変化する際に騒音を発生し、前記流動部断面積が変化する部分（スロート）の直後に消音装置を設けても、十分な消音作用を発揮できない恐れがある。そこで、混合ガスの流路中に平行部を設け、この平行部でその流速を一定とした後に、この混合ガスを消音装置に通すことにより、騒音の消音作用が一層向上すると期待できる。

この発明は、原料ガスをノズルからスロートに噴射して燃焼用空気と混合して混合ガスとし、スロートの出口側に消音部材を設けて、前記混合の際に発生する騒音を低減するようにした。この消音部材は、原料ガス及び燃焼用空気の流動に影響を与えず、効果的に消音効果を発揮するため、夜間においても混合ガス製造装置を使用することが可能となった。

この発明に係る混合ガス製造装置の断面図

この発明に係る消音装置付き混合ガス製造装置を図１に示す。この装置は、原料ガスＧと燃焼用空気Ａとを混合して、使用者が通常使用している都市ガス（１２Ａ、１３Ａ等）の燃料カロリーと整合する混合ガスＭを製造する際に用いられる。

この装置は、原料ガスＧと燃焼用空気Ａとを混合するベンチュリーミキサー１と、ベンチュリーミキサー１で生じた騒音を低減する消音装置２と、原料ガスＧの供給圧力に対応して燃焼用空気Ａの供給量を粗調節する空気弁３を備えている。

ベンチュリーミキサー１は、原料ガスＧを噴射するノズル４と、このノズル４と同軸に、かつ少し離間して配置したスロート５を備えている。このスロート５は、入口近傍に絞り部６が形成されており、出口側ほど内径が大きくなるコーン形状をしている。そして、このスロート５の出口側には、流動方向の流動部断面積を一定とした平行部７が連設されている。

ノズル４には、原料ガス供給管８を通じて原料ガスＧが供給される。また、スロート５の入口側には燃焼用空気Ａの空気供給管９が形成されていて、この空気供給管９を通じて、混合ガスＭと混合する燃焼用空気Ａが供給される。

消音装置２は、塩化ビニル製の管体１０の内側に、発泡ポリエチレンからなる筒状の消音体１１を設けたものであって、その先端には、混合ガスＭを排出する孔を形成したキャップ１２が設けられ、消音体１１を保護している。この消音装置２の入口側は平行部７に、出口側は混合ガスＭを一時的に貯蔵するクッションタンク（図示せず）に接続されている。この管体１０及び消音体１１の素材は、消音作用を損なわない限りにおいて、他の素材に適宜変更することができる。

また、この消音体１１の形状は、その消音作用を損なわない範囲において適宜変更することができるが、図１に示すように、その内径を平行部７の内径よりも少し小さくするのがより好ましい。このように消音体１１の内径を狭めることにより、ベンチュリーミキサー１で生じた騒音が、この消音装置２を素通りしにくくなり、消音体１１による消音作用が一層高まるためである。

空気弁３はダイヤフラム１２を備え、このダイヤフラム１２の動作と同軸に連動する弁体１３が設けられている。このダイヤフラム１２は、バネ室１４側から受圧板１５を介して、このバネ室１４に送り込まれた加圧空気及びバネ１６によって付勢される一方で、ダイヤフラム室１７側から、原料ガス供給管８から導かれた原料ガスＧによって逆方向に付勢されている。原料ガスＧのガス圧が高くなると、ダイヤフラム１２が左方に変位し弁体１３が開弁方向に動く一方で、原料ガスＧのガス圧が低くなると、ダイヤフラム１２が右方に変位し弁体１３が閉弁方向に動く。この弁体１３の動きにより、原料ガスＧの供給量に対応するベンチュリーミキサー１に供給する燃焼用空気Ａの量の粗調節がなされ、両者の混合過程における混合割合の調節を容易にかつ精度良く行うことができる。

ノズル４からスロート５に向けて原料ガスＧを噴射すると（図１中の矢印Ｇを参照）、このスロート５の入口付近が負圧となって、空気供給管９から供給される燃焼用空気Ａが、このスロート５内に吸い込まれる（同図中の矢印Ａを参照）。原料ガスＧは燃焼用空気Ａと混合されて混合ガスＭとなる。

この混合に伴って発生する騒音は、消音装置２によって低減される。本実施形態においては、この消音装置２をスロート６に直結せずに、平行部７を介して接続している。この平行部７において、混合ガスＭの流動方向の流動断面積は一定である。このため、この中を流動する混合ガスＭの流速は一定となる。このように、平行部７で流速一定の安定状態とした後に、この混合ガスＭを消音装置２に通すことにより、騒音の消音作用が一層向上すると期待できる。

この消音装置２の長さは、その消音効果を考慮した上で適宜変更することができる。また、内径が一定の平行部７を用いることなく、スロート５の出口側に直結することもできる。

この消音装置２の有無による騒音レベルを比較したところ、消音装置２を設けない場合は約６２ｄＢで、周囲が静かな夜間に用いる場合には、問題となる騒音レベルであった。これに対し、消音装置２を設けた場合は、これより約１０ｄＢも騒音レベルが低下した。この程度の騒音レベルであれば、夜間であっても騒音問題を生じる恐れはほとんどない。

また、消音装置２を原料ガスＧと燃焼用空気Ａを混合して混合ガスＭとした後の流路中に設けたので、原料ガスＧ、燃焼用空気Ａ、及び混合ガスＭの流動にほとんど影響を与えない。このため、所定の燃料カロリーに調節した混合ガスＭを円滑に使用者に供給することができる。

１ ベンチュリーミキサー
２ 消音装置
３ 空気弁
４ ノズル
５ スロート
６ 絞り部
７ 平行部
８ 原料ガス供給管（原料ガス供給手段）
９ 空気供給管（空気供給手段）
１０ 管体
１１ 消音体（消音材）
１２ キャップ
Ａ 燃焼用空気
Ｇ 原料ガス
Ｍ 混合ガス

Claims (1)

1. 原料ガス供給手段（８）と、空気供給手段（９）と、前記原料ガス供給手段（８）から供給される原料ガス（Ｇ）と前記空気供給手段（９）から供給される燃焼用空気（Ａ）とを混合する、入口近傍に絞り部（６）が形成されており、出口側ほど内径が大きくなるコーン形状をしたスロート（５）を備えたベンチュリーミキサー（１）と、前記ベンチュリーミキサー（１）の混合ガス（Ｍ）の出口側に設けられ、前記混合に伴う騒音を低減する消音装置（２）とを備え、前記消音装置（２）は、その内面に消音材（１１）を設けた中空部材であって、その中空部に前記混合ガス（Ｍ）を流動させるようにし、前記消音材（１１）の内径を前記スロート（５）の出口側に連設した平行部（７）の内径よりも小さくした混合ガス製造装置。

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