JP6453054B2

JP6453054B2 - ガス供給装置

Info

Publication number: JP6453054B2
Application number: JP2014231359A
Authority: JP
Inventors: 今　正行; 正行今; 誠一平野; 平野　　誠一
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2019-01-16
Anticipated expiration: 2034-11-14
Also published as: JP2016095080A

Description

この発明は、液化石油ガス等のボンベからの原料ガス（ＬＰＧ等）と空気とを混合して、都市ガス（例えば、１３Ａ、１２Ａ）と同等の燃焼性を有する混合ガスを供給するガス供給装置に関する。

このガス供給装置は、トラックの荷台等に載置して移動式とすれば、自然災害が発生して都市ガスの供給が停止した地域に、この移動式ガス供給装置を移動させ、その地域において供給されていた都市ガスと同等の発熱量を有する混合ガスを、都市ガスの代用として供給することができる。すなわち、都市ガスが復旧するまでの間、ガスの供給を賄うことができる。

この種のガス供給装置として出願人は図２に示すものを提案した。このガス供給装置は、同図に示されるように、外気を加圧するコンプレッサ１と、そのコンプレッサ１からの加圧空気（圧縮空気）ａの通過量を調整する空気弁２と、原料ガスボンベ３からの原料ガスｂを調圧する中圧調整器４と、その中圧調整器４からの原料ガスｂ１と前記空気弁２からの加圧空気ａ１を混合するベンチュリーミキサー５と、そのベンチュリーミキサー５からの原料ガスｂ１と加圧空気ａ１の混合ガスｇを貯蔵するクッションタンク６とを有する。
同図中、７ａはベンチュリーミキサー５への原料ガスｂの供給開閉弁、７ｂはその供給開閉弁７ａのコントローラ、７ｃは原料ガスｂの遮断弁、８はコンプレッサ１からの加圧空気ａを調圧するローディング用ガバナ、９ａは上下限圧遮断コントローラ、９ｂは昇圧防止弁、１０は出口ガバナであって、クッションタンク６に貯蔵したガスｇを消費態様に応じた圧力（ガス圧力）として供給する。

このガス供給装置は、コンプレッサ１から吐出された加圧空気ａを一方のローディング用ガバナ８によって調圧した後、中圧調整器４のダイヤフラムのバネ室に送り込むとともに空気弁２のダイヤフラムのバネ室に送り込み、他方のローディング用ガバナ８によって調圧した加圧空気ａ１を空気弁２の弁室及びその弁室を介して遮断弁７ｃのバネ室に送り込む。
この調圧された加圧空気ａ１が中圧調整器４のダイヤフラムのバネ室に送り込まれると、そのダイヤフラムに設けた弁体を開弁方向に付勢して、中圧調整器４からベンチュリーミキサー５への原料ガスｂ１の送出圧力を高めるとともに、空気弁２のダイヤフラムのバネ室に送り込んで空気弁２の空気吸入圧力を高めて、ベンチュリーミキサー５で原料ガスｂ１と加圧空気ａ１とを混合してクッションタンク６に貯蔵した際に、その貯蔵した混合ガスｇのガス圧力を高めつつ、その混合比率を予め決めた所定範囲内に維持し得る。そのクッションタンク６から貯蔵した混合ガスｇを家庭等の需要者に供給する（特許文献１請求項１、段落００２５〜００４４、図１等参照）。

特開２０１０−２１３３号公報

上記のガス供給装置は、中圧調整器４からのベンチュリーミキサー５への原料ガスｂ１の供給開閉弁７ａを、そのガス回路のガス圧力とスプリングによって制御（自圧制御）しており、電源が不要の利点がある。
しかし、このガス供給装置は、中〜大流量（例えば、７〜５０ｍ^３／ｈ）での発熱量に合っている場合において、７ｍ^３／ｈ未満の小流量の供給をした場合、発熱量が規定範囲を超えて高くなって（空気量に対する原料ガス量比が高くなって）、不完全燃焼が生じる恐れから、通常のガス機器を使用できないという問題が生じた。
すなわち、消費されるガスが中〜大流量の場合は、消費量が多いことから、下記各原因による空気量に対する原料ガス量比が規定範囲を外れることはないが、同小流量の場合、ガス生産が繰り返される（ＯＮ−ＯＦＦされる）ことによって、下記各原因がその繰り返し毎に生じて空気量に対する原料ガス量比が規定範囲を外れる恐れがある。

その原因の一つは、このガス供給装置の停止時、上記供給開閉弁７ａとベンチュリーミキサー５へのガス管内に残ったガス圧力が十分ではなく、開始時（開閉弁７ａの開放時）、その圧力不十分な原料ガスｂ１がベンチュリーミキサー５に送りこまれることによって、加圧空気ａ１の吸引量が不足することによる。この点は、ベンチュリーミキサー５の本来の欠点である。
また、他の原因として、供給開閉弁７ａが自圧制御のため、その開閉動作が緩慢であって、若干の応答遅れが発生し、供給開閉弁７ａの応答遅れによる原料ガスｂ１のベンチュリーミキサー５への流れ込みが遅れ、やはり、加圧空気ａ１の吸引量が不足することによる。
さらに、他の原因として、供給開閉弁７ａを開弁させる原料ガス（自圧ガス）ｂが、その開放時、原料ガス圧力がクッションタンク６の内圧より高い場合が多く、その場合、供給開閉弁７ａのコントローラ７ｂを介してクッションタンク６内に混入する現象があり、この混入する量自体は僅かであるものの、消費量が少ない小流量の供給の場合には、発熱量上昇の一因となり得る。

また、上記ガス供給装置においては、上記供給開閉弁７ａ等は、ゴムの薄膜からなるダイヤフラムによって開閉するため、ガス圧力によってその動作が行われる利点があるが、ダイヤフラムが薄膜であることから、片側のみに圧力がかかった場合、破損する恐れがある。このため、それを防止するために、供給開閉弁７ａ等は徐々に加圧する必要がある等の複雑な手順を踏んで本ガス供給装置を起動させる必要がある。

因みに、加圧空気ａによって混合ガスｇのガス圧力を高めないガス供給装置においては、原料ガスｂ１のベンチュリーミキサー５へのガス圧力（ガス量）の減少は認められない。

この発明は、上記の加圧する空気吸引式のガス供給装置において、小流量の供給（消費）になっても発熱量が規定範囲を外れないようにすることを課題とする。

上記課題を達成するため、この発明は、上記供給開閉弁７ａを自圧制御ではなく、電気制御の電磁開閉弁としたのである。
電磁開閉弁はその応答遅れが無く瞬時に開閉するとともに、小型化が容易であるため、ベンチュリーミキサー５に近づけて設置することができ、両者間のガス管路も短くし得る。このため、上記供給開始時における電磁開閉弁とベンチュリーミキサーへのガス管に残ったガス量も少なくなる。
また、自圧コントロールでなくなるため、その制御用の開閉弁コントローラ７ｂが不要となり、そのコントローラ７ｂから原料ガスbがクッションタンク６内に混入することも無くなる。

この発明の構成としては、外気を加圧するコンプレッサと、原料ガスボンベからの原料ガスを調圧する調整器と、前記コンプレッサからの加圧空気と前記調整器からの原料ガスを混合するベンチュリーミキサーと、そのベンチュリーミキサーからの原料ガスと加圧空気の混合ガスを貯蔵するクッションタンクとを有し、コンプレッサから吐出された加圧空気を、調整器のダイヤフラムのバネ室に送り込んで、このダイヤフラムに設けた弁体を開弁方向に付勢して、前記調整器からベンチュリーミキサーへの原料ガスの送出圧力を高め、ベンチュリーミキサーでその送出圧力が高まった原料ガスと加圧空気とを混合してクッションタンクに貯蔵し、その貯蔵した混合ガスを需要者に供給するようにしたガス供給装置において、前記調整器からベンチュリーミキサーへのガス管路にそのベンチュリーミキサーへの原料ガス供給用電磁開閉弁を介設した構成を採用することができる。

この発明の更なる構成としては、発電機を併設し、上記原料ガス供給用電磁開閉弁を前記発電機からの電力によって開閉するようにした構成を採用することができる。すなわち、ベンチュリーミキサーへのガス供給用開閉弁を電磁式としたので、商業電力を得られない場合、その動作電源を液化ガス駆動等の発電機を併設して確保することができる。

この構成のガス供給装置においては、電磁開閉弁の開閉に伴い、調整器で送出圧の高められた原料ガスがベンチュリーミキサーに供給・停止され、そのベンチュリーミキサーにおいてその原料ガスと加圧空気が混合されてクッションタンクに貯蔵される。このとき、前記送出圧力及び加圧空気圧力を適宜に設定することによって、前記貯蔵した混合ガスが所要のガス圧力を担保しつつ、その混合比率が所定範囲内に維持される。

この混合ガスの生産時、原料ガスのベンチュリーミキサーへの供給・停止作用を電磁開閉弁によって行うことにより、上記のように、その電磁開閉弁をベンチュリーミキサーに近づけて両者間のガス管路も短くし得て、この装置の停止時、その管路に残ったガスも少なく、仮に、そのガス圧力が低くても、電磁開閉弁から調整器で送出圧力の高められた十分な圧力の原料ガスが瞬時にベンチュリーミキサーに供給される。また、電磁開閉弁はその開閉が瞬時に行われるため、その電磁開閉弁からベンチュリーミキサーへのガスの流れ込みも円滑である。このため、このガス供給装置は、小流量の供給になっても空気の吸引量が不足することは極めて少なくなる。

この発明は以上のように構成したので、小流量の供給になっても、発熱量が規定範囲を外れないようにすることができる。また、ダイヤフラム使用による上記危惧もなくなる。

この発明に係るガス供給装置の一実施形態の概略構成図従来例の概略構成図

この発明に係るガス供給装置の一実施形態を図１に示し、このガス供給装置は、従来と同様に、外気を加圧する（例えば、０．６９〜０．７ＭＰａに加圧する）コンプレッサ１と、そのコンプレッサ１からの加圧空気ａ２の通過量を調整する空気弁２と、液化石油ガスを充填した原料ガスボンベ（図示せず）からの原料ガス（液化石油ガス）ｂを調圧する中圧調整器４と、その中圧調整器４からの原料ガスｂ１と前記空気弁２からの加圧空気ａ２を混合するベンチュリーミキサー５と、そのベンチュリーミキサー５からの原料ガスｂ１と加圧空気ａ２の混合ガスｇを貯蔵するクッションタンク（容量：例えば０．１２ｍ³）６とを有する。

コンプレッサ１からの出口管路には、エアードライヤ１１が介設され、このエアードライヤ１１によって加圧空気ａの水分が除去される。エアードライヤ１１からは配管が二股に分かれ、その両者の配管にローディング用ガバナ１２ａ、１２ｂがそれぞれ介設され、このガバナによって加圧空気ａが所要の圧力（例えば前者：０．１９ＭＰａ、後者：０．１９ＭＰａ）に調整される。その一方のガバナ１２ａが中圧調整器４及び空気弁２のばね室にそれぞれ接続され、他方のガバナ１２ｂが空気弁２の弁室に接続されている。

原料ガスｂ（例えば、ガス圧力：０．１５ＭＰａ）は、図示しない原料ガスボンベ（図２の符号３参照）から入口バルブ１５に送り込まれており、この入口バルブ１５の開閉によって原料ガスｂのこの装置へのガス供給・停止が行われる。この入口バルブ１５は手動である。
この入口バルブ１５の後段に２つの防爆電磁弁（電磁開閉弁）１６ａ、１６ｂ（総称符号：１６）が介設され、この両電磁開閉弁１６の間に上記中圧調整器４が設けられている。前段の電磁開閉弁１６ａはこの装置において何らかの支障が生じた際に閉弁される安全弁であり、後段の電磁開閉弁１６ｂはクッションタンク６が所要圧力になると閉弁し、その閉弁状態において、クッションタンク６が所要圧力に低下すると開弁されて、混合ガスｇの生産が開始される。
図中、Ｓは圧力スイッチ（センサ）であり、この各圧力スイッチＳ及び前記電磁開閉弁１６ａ、１６ｂは制御器２０に接続されている。このため、制御器２０においては、各圧力スイッチＳからのガス圧力が電気信号として入力しており、この入力信号に基づき電磁開閉弁１６ａ、１６ｂを開閉する。

クッションタンク６からの出口管路には、出口ガバナ１７、出口バルブ１８が介設されており、その出口バルブ１８を開放することによって需要者への混合ガスｇの供給が可能となり、出口ガバナ１７によってその消費態様に応じた混合ガス圧力ｇ１とされて供給される。
このガス供給装置は、電磁開閉弁１６等の電源を必要とするため、電力が供給されている場所（地域）においては、その電源を使用すれば良いが、電源が無い場合は、原料ガス（液化石油ガス）駆動の発電機を併設し、この電力を使用する。このとき、併設する原料ガスボンベの原料ガスをこの発電機に使用することができる。発電機は内燃機関駆動とすることができる。

なお、中圧調整器４、出口ガバナ１７は、従来と同様のダイヤフラム式であって、そのダイヤフラムへの印加ガス圧力とばねの付勢力との差によって開閉して所要の原料ガス圧力又は混合ガスｇ１の圧力とする。また、ベンチュリーミキサー５も従来と同一の構成であって、中圧調整器４で調圧した原料ガスｂ１を噴射させて加圧空気ａ２を吸入し、原料ガスｂ１と加圧空気ａ２を所要の混合比に混ぜ合わせて都市ガスと同等のガス、例えば、プロパン・エアー１３Ａガス（ＰＡ−１３Ａ）、プロパン・エアー１２Ａガス（ＰＡ−１２Ａ）等を発生させることができる。

この実施形態のガス供給装置は以上の構成であり、固定式の場合はそのまま設置し、移動式にする場合は、トラックの荷台に載置して都市ガスを必要とする地域に移動させて、何れにおいても、出口バルブ１８をその地域のガス供給管路に接続する。その後、電力供給がなされている状態において、入口バルブ１５を開放するとともに、コンプレッサ１を駆動させ、電磁開閉弁１６ａ、１６ｂを開放する。すると、ガバナ１２ａで調圧された加圧空気ａ１が中圧調整器４及び空気弁２に送り込まれ、中圧調整器４においてそのばねの付勢力と加圧空気ａ１との合算力で調圧された原料ガスｂ１がベンチュリーミキサー５に送り込まれる。一方、ガバナ１２ｂで調圧された加圧空気ａ２が空気弁２を介してベンチュリーミキサー５の空気吸入口に送り込まれる。

このように、調圧された原料ガスｂ１がベンチュリーミキサー５に送り込まれて通過すると、それに伴って加圧空気ａ２が吸入されて、原料ガスｂ１と加圧空気ａ２とが所要比に混合した、例えば、原料ガス：空気＝６：４（容量比）の都市ガスに相当する混合ガスｇが生産され、クッションタンク６に貯蔵される。そのクッションタンク６内のガス圧力が所要圧力、例えば、０．２ＭＰａになれば、その圧力をスイッチＳが検知してその信号を制御器２０に入力する。この信号入力によって、制御器２０は、電磁開閉弁１６ｂを閉じて原料ガスｂ１のベンチュリーミキサー５への送り込みを停止する。このガス供給停止によって空気弁２が閉じて加圧空気ａ２のベンチュリーミキサー５への送り込みも停止する。これによって、混合ガスｇの生産は停止する。

このクッションタンク６に所要圧力の混合ガスｇが貯蔵された状態、又は、上記混合ガスｇの生産中において、出口バルブ１８を介して混合ガスｇ１が供給されると（消費されると）、クッションタンク６はガス圧力が低下するため、その低下をスイッチＳを介して制御器２０が検出し、その検出圧力が所要圧力、例えば、０．１７ＭＰａになれば、電磁開閉弁１６ｂを開放させて上記混合ガスｇの生産を行う。
この混合ガスｇの生産は、クッションタンク６内のガス圧力が所要圧力になるまで行われ、以後、そのガス圧力に応じてその生産・停止が繰り返されて安定した混合ガスｇ１の供給が行われる。また、この装置において何らかの支障が生じれば、電磁開閉弁１６ａが閉弁されて安全が担保される。

以上のガス供給作用において、電磁開閉弁１６は小型のものを使用し得ることから、電磁開閉弁１６とベンチュリーミキサー５へのガス管も短くし得るとともに、電磁開閉弁１６の開閉は瞬時に行われる。このため、その電磁開閉弁１６の開放時、ベンチュリーミキサー５には所要圧力の原料ガスｂ１が瞬時に送り込まれて、空気吸引量が不足することはない。
このように、適切なガス混合作用が瞬時に開始されるため、消費（供給）流量が小さい（７ｍ^３／ｈ未満の）小流量の供給の場合においても、原料ガス：空気の混合比が規定範囲から外れて原料ガス量が多くなって発熱量が上昇することはない。
したがって、このガス供給装置は、中〜大流量（例えば、７〜５０ｍ^３／ｈ）での発熱量に合っている場合において、７ｍ^３／ｈ未満の小流量の供給になった場合においても、発熱量が規定範囲を超えて高くなることはない。
なお、図１と図２の配管構成の比較から、この発明のガス供給装置は従来のガス供給装置に比べてその構成が簡単となることが理解できる。

１コンプレッサ
２空気弁
３原料ガスボンベ
４中圧調整器
５ベンチュリーミキサー
６クッションタンク
１６ａ、１６ｂ電磁開閉弁
ａ、ａ１、ａ２加圧空気（圧縮空気）
ｂ、ｂ１ＬＰガス（原料ガス）
ｇ、ｇ１混合ガス

Claims

外気を加圧するコンプレッサ（１）と、原料ガスボンベ（３）からの液化石油ガス（ｂ）を調圧する調整器（４）と、前記コンプレッサ（１）からの加圧空気（ａ２）と前記調整器（４）からの液化石油ガス（ｂ１）を混合するベンチュリーミキサー（５）と、そのベンチュリーミキサー（５）からの液化石油ガス（ｂ１）と加圧空気（ａ２）の混合ガス（ｇ）を貯蔵するクッションタンク（６）とを有し、
上記コンプレッサ（１）から吐出された加圧空気（ａ１）を、上記調整器（４）のダイヤフラムのバネ室に送り込んで、このダイヤフラムに設けた弁体を開弁方向に付勢して、前記調整器（４）から前記ベンチュリーミキサー（５）への液化石油ガス（ｂ１）の送出圧力を高め、前記ベンチュリーミキサー（５）でその送出圧力が高まった液化石油ガス（ｂ１）と加圧空気（ａ２）とを混合して都市ガスと同等な燃焼性を有する混合ガス（ｇ）としてその混合ガス（ｇ）をクッションタンク（６）に貯蔵し、その貯蔵した混合ガス（ｇ）を需要者に供給するようにしたガス供給装置において、
上記調整器（４）から上記ベンチュリーミキサー（５）へのガス管路にそのベンチュリーミキサー（５）への液化石油ガス供給用電磁開閉弁（１６ｂ）を介設し、
上記クッションタンク（６）にその貯蔵した混合ガス（ｇ）の圧力スイッチ（Ｓ）を付設し、その圧力スイッチ（Ｓ）からの電気信号に基づき前記電磁開閉弁（１６ｂ）を開閉して小流量の混合ガス供給になっても、発熱量が規定範囲を外れないようにしたことを特徴とするガス供給装置。
発電機を併設し、上記液化石油ガス供給用電磁開閉弁（１６ｂ）は、前記発電機からの電力によって開閉するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のガス供給装置。