JP2006283812A - 液化ガスの供給システムおよび供給方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 上流からの原料ガスを減圧する手段3、該減圧手段3あるいは/およびその上流に設けられた加熱手段2、前記減圧手段3出口あるいはその下流に設けられた液化ガスの温度を測定する手段4、該減圧手段3の下流に設けられた液化ガスの流量を測定する手段5、該流量測定手段5の出力あるいは該出力と前記温度測定手段4の出力を基に、前記減圧手段3を通過するガス温度を一定に保持するように、前記加熱手段2への供給エネルギーを制御する手段6、を有することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
図1は、本発明に係る液化ガスの供給システムの基本的な構成を例示する(第1構成例)。つまり、本発明では、レギュレータ本体の結露防止ではなく、ガス温度のフィードバック制御でもない、ガスの流量に基づくフィードバック制御、あるいはガス流量とガス温度モニタを連動させたフィードバック制御により新たな減圧手段の加温方式を提案するものである。減圧手段としては、絞り弁などの使用も可能であるが、本例においては、二次圧制御式のレギュレータを用いて二次側の圧力を一定に調整した場合を挙げる。
本システムにおいては、制御手段6において、液化ガスのエネルギー相関データを基に、レギュレータ3の二次側に設置された温度センサ4によって検出されたガスの温度および流量センサ5によって検出されたガスの流量から、結露や再液化などの発生しないために必要な加熱エネルギーを算出して、レギュレータ3の一次側に設置されたヒータ2でフィードバック制御する方式を挙げることができる。このときの、液化ガスの状態の変化を、図2(A)に例示する圧力−温度−エンタルピー線図を用いて説明する。なお、各点における状態を、ガスの温度Tn/圧力Pnとして表示する。
(1−1)供給源1では、環境温度において気液が平衡状態を形成することから、当該ガスの飽和状態つまり状態A(T1/P1)となる。従って、レギュレータ3の一次側のガスの状態は、状態Aとなる。
(2−1)レギュレータ3の一次側を加熱し、加温されたガスがレギュレータ3に導入された場合、状態A(T1/P1)から予めエンタルピーが増加した状態D(T4/P1)に移行する。
ここで、Rは気体定数(NH3の場合は488J/kg・K)、γは定圧比熱Cpと定容比熱Cvの比(NH3の場合は1.336)を表す。
W(NH3)=488×298/0.336×{1−(0.4/0.8)^0.587}
=144,677[J/kg]
=34.4[kcal/kg]
となる。
Qa(NH3)=ΔH(NH3)×η=W(NH3)×η ・・〔式2〕
=34.4[kcal/kg]
となる。
以上によって、実際に必要な熱量Qaを算出することができる。
次に、本発明に係る液化ガスの供給システムの他の構成を図3に例示する(第2構成例)。つまり、基本的には、上記第1構成例と同じであるが、本構成では、加熱容量の異なる複数の加熱部21、22を有する加熱手段2を用い、流量に応じて加熱部の切換が可能な構成を有するという特徴がある。つまり、大容量の単一ヒータのみを用いた場合には流量が大きく低下した場合には過熱状態となる可能性があり、逆に、小容量の単一ヒータのみを用いた場合には流量が大きく増加した場合には加熱不足によって再液化あるいはミストの発生が生じる状態となる可能性があることから、流量に対応した適正な容量設定を可能としたものである。このように、加熱手段を複数の加熱部から構成し、加熱容量を可変型(小流量対応・大流量対応)にすることによって、幅広い流量レンジで再液化を防止し、安定した液化ガス供給を行うことが可能となる。なお、図3においては2段階の切換を例示しているが、実動の流量条件によっては3以上の異なる容量を有する構成を採ることも可能である。
次に、本発明に係る液化ガスの供給システムの他の構成を図5に例示する(第3構成例)。基本的には、上記第2構成例と同じであるが、本構成では、ガスの流量によって加熱容量の異なる複数の加熱部21、22・・の切換を行うと同時に、レギュレータ3の二次側の温度によって、各加熱部の温度制御を行うことを特徴とする。つまり、液化ガスの供給システムにおいて、大きな流量変動と比較的小さな流量変動とが混在して生じた場合には、特定の指標だけで加熱容量の切換を行い、そのいずれにも適正な制御を行うことだけでは十分でない場合がある。そこで、加熱手段2への供給エネルギーを、一次的に流量センサ5の出力を基にフィードバック制御するとともに、二次的に温度センサ4の出力を基にフィードバック制御することによって、最適な制御を図ることができる。特に、複数の加熱部21、22・・の切換とリンクさせることによって、より一層優れた加熱制御が可能となる。
<他の実施の形態>
上記の実施形態においては、減圧手段として圧力制御機能を有する場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧力制御機能のない減圧手段を用いた液化ガスの供給システムを構成することも可能である(第4構成例)。例えば、図6に示すように、減圧手段として絞り弁3aを設け、その下流にガスの圧力を測定する手段(圧力センサ)8を設けた構成を挙げることができる。
2 加熱手段(ヒータ)
3 減圧手段(レギュレータ)
4 温度測定手段(温度センサ)
5 流量測定手段(流量センサ)
6 制御手段
7 流量−熱量相関図
Claims (6)
- 上流からの原料ガスを減圧する手段、
該減圧手段あるいは/およびその上流に設けられた加熱手段、
前記減圧手段出口あるいはその下流に設けられたガスの温度を測定する手段、
該減圧手段の下流に設けられたガスの流量を測定する手段、
該流量測定手段の出力を基に、あるいは該流量測定出力と前記温度測定手段の出力を基に、前記減圧手段を通過するガスの温度を一定に保持するように、前記加熱手段への供給エネルギーを制御する手段、
を有することを特徴とする液化ガスの供給システム。 - 前記加熱手段への供給エネルギーを、前記流量測定手段の出力を基にフィードバック制御するとともに、本システムが供給する液化ガスのエネルギー相関データから該供給エネルギーを算出することを特徴とする請求項1記載の液化ガスの供給システム。
- 前記加熱手段が、加熱容量の異なる複数の加熱部を有することを特徴とする請求項1または2記載の液化ガスの供給システム。
- 前記加熱手段への供給エネルギーを、一次的に前記流量測定手段の出力を基にフィードバック制御するとともに、二次的に前記温度測定手段の出力を基にフィードバック制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液化ガスの供給システム。
- 前記減圧手段として圧力制御機能のない手段を用いるとともに、液化ガスの圧力を測定する手段を前記減圧手段の下流に設け、該圧力測定手段の出力を用いて該液化ガスのエネルギー相関データから該供給エネルギーを算出することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液化ガスの供給システム。
- 減圧された液化ガスの流量を測定し、その流量を基に減圧手段あるいはその上流に設けた加熱手段への供給エネルギーをフィードバック制御することによって、小流量から大流量まで変化しても、減圧に伴う断熱膨張による再液化やミストの発生がない液化ガスの供給方法。
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