JP3065131U - ガス供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用先の使用量が大きく変動する場合にも追
従性良く流量を制御して供給することができるととも
に、構成が簡単で設置スペースが小さくてすみ、設備費
が安価なガス供給装置を提供する。 【解決手段】 液化ガス貯槽１と、液ポンプ２と、蒸発
器３と、液ポンプ２の吐出口から蒸発器３に通じる液導
出経路１２と、蒸発器３から使用先に通じる送ガス経路
１３とを有するガス供給装置において、液導出経路１２
から減圧弁２２ｂを介して液化ガス貯槽１に通じる戻し
経路２１と、液導出経路１２又は送ガス経路１３の圧力
を検出し、該検出値に応じて前記減圧弁２２ｂを制御す
る吐出圧力制御手段２２とを備えている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、ガス供給装置に関し、詳しくは、液化ガス貯槽の液化ガスを液ポン プで圧縮した後、気化して使用先に供給するにあたり、使用先の使用量が大きく 変動する場合にも追従性良く流量を制御して供給することのできるガス供給装置 に関する。

【０００２】

【従来の技術】

液化ガス貯槽に貯蔵された液化ガスを気化して使用先に供給する方法として、 液化ガスを気化した後に圧縮機で圧縮して供給するガス圧縮法と、液化ガスを液 ポンプで圧縮した後に気化して供給する液圧縮法とがある。ガス圧縮法は、気体 を圧縮するものであるから、供給ガス量を一定としたとき、液圧縮法に比べて圧 縮手段である圧縮機が液ポンプに比べ大型となり、圧縮動力費が嵩むとともに設 置スペースも大きくなる。したがって、ガス圧縮法は、供給ガスが比較的低い圧 力で小容量の場合には採用されるが、供給ガスが比較的高い圧力で大容量の場合 には、一般的に液圧縮法が採用されている。

【０００３】 液圧縮法で用いられる液ポンプは、一般的に、モーターで駆動される往復動式 液ポンプである。この液ポンプは、インバーターで周波数を変えることによりモ ーターの回転数を変えて吐出量を変えることが可能であるが、この方法による吐 出量の制御範囲は、通常、過電流、モータの焼付き等の理由により最大処理量の ６０〜１００％であり、制御範囲が広くとれないという問題がある。また、減量 運転を行う場合、液ポンプの回転数が低下するから、脈動が発生して圧力及び流 量が不安定となり、安定したガス供給が難しいという問題も同時に発生する。

【０００４】 したがって、使用量が大きく変動する使用先に高圧のガスを供給する場合には 、１台の液ポンプで対応させることが難しい。このような場合、複数の液ポンプ を使用し、使用量（供給量）の変動に応じて液ポンプの運転台数を増減する方法 も考えられるが、設備費が嵩むとともに運転管理が煩雑になることから実際的で はない。

【０００５】 図４は、使用量の変動に対応することができるように構成された従来のガス供 給装置の一例を示す系統図である。この装置は、液化ガス貯槽１と、液ポンプ２ と、蒸発器３と、気蓄器４とを主要な構成機器として備え、１０ＭＰａ以上の高 圧の供給ガスを使用先に供給するものである。

【０００６】 液化ガス貯槽１には、該貯槽１の圧力を一定に保持するための貯槽圧力制御手 段５として、圧力調節計５ａで検出した圧力が設定値より低い場合に、該貯槽１ 内の液化ガスを抜き出して加圧蒸発器６で気化させて制御弁５ｂを通してガス相 に導入する加圧経路７と、逆に圧力調節計５ａの検出圧力が設定値より高い場合 に、ガス相のガスを制御弁５ｃを通して放出する放出経路８とを備えている。ま た、液化ガス貯槽１には、液化ガスの貯蔵量を検出する液面計９が設けられてい る。

【０００７】 図４において、液化ガス貯槽１に貯蔵された液化ガスは、液導入経路１０から 液ポンプ２に導入されて必要な圧力に圧縮される。液ポンプ２を安定して運転で きるように、液ポンプ２内のガスをガス抜出経路１１に抜出して液化ガス貯槽１ に戻すとともに、液化ガス貯槽１と液ポンプ２の吸入側との圧力をバランスさせ る。

【０００８】 液ポンプ２で圧縮された液化ガスは、液導出経路１２の逆止弁１２ａを通って 蒸発器３に導入され、気化して送ガス経路１３を通り、該経路１３に接続して設 けられた気蓄器４に導入されて一旦貯蔵される。気蓄器４に貯蔵された高圧の供 給ガスは、送ガス経路１３に設けられた圧力調節計１４ａ及び圧力調節弁１４ｂ からなる供給ガス圧力制御手段１４と、流量調節計１５ａ及び流量調節弁１５ｂ からなる供給ガス流量制御手段１５とによって圧力及び流量が制御され、使用先 に供給される。

【０００９】 この装置の液ポンプ２は、上記した減量運転時の問題を回避するため、常時一 定流量で運転され、供給ガスの使用量の変動に対しては、気畜器４で対応するよ うにしている。すなわち、送ガス経路１３には、上限及び下限の設定値を持つ圧 力スイッチ１６が備えられており、該圧力スイッチ１６の上限設定値に達するま で液ポンプ２を一定流量で運転して気蓄器４に圧縮された高圧のガスを貯蔵し、 上限設定値に達したときに液ポンプ２は停止される。気蓄器４からは、貯蔵され た高圧の供給ガスが使用先の使用圧力及び流量に制御されて供給される。このガ ス供給に伴って気畜器４の圧力が暫時降下して圧力スイッチ１６の下限設定値に なると、この時点で液ポンプ２が起動され、再び高圧のガスが気蓄器４に貯蔵さ れる。なお、液ポンプ２の吐出側の圧力を下げて起動を円滑に行うため、液導出 経路１２には、逆止弁１２ａの前に圧抜弁１２ｂが設けられている。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

このように、気蓄器４を設けて液ポンプ２を間欠運転するようにすれば、使用 先の使用量変動に追従して安定して高圧のガスを供給することができるが、供給 ガスが特に高圧の場合、気蓄器４は高圧仕様で肉厚のものとなる上に、使用先の 使用量や変動量に対応した容量を持つものが必要となり、特に使用量が大きく、 かつ、変動量が大きい場合には、その容量も大きくなり、設備費が高騰するとと もに、設置スペースも大きくなるという問題がある。

【００１１】 そこで本考案は、使用先の使用量が大きく変動する場合にも追従性良く流量を 制御して供給することができるとともに、構成が簡単で設置スペースが小さくて すみ、設備費が安価なガス供給装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案のガス供給装置は、液化ガスを貯蔵する液化 ガス貯槽と、該貯槽の液化ガスを導入して所要圧力まで圧縮する液ポンプと、該 液ポンプで圧縮した液化ガスを気化して供給ガスを生成する蒸発器と、前記液ポ ンプの吐出口から前記蒸発器に通じる液導出経路と、前記蒸発器から使用先に通 じる送ガス経路とを有するガス供給装置において、前記液導出経路から減圧弁を 介して前記液化ガス貯槽に通じる戻し経路と、前記液導出経路又は前記送ガス経 路の圧力を検出し、該検出値に応じて前記減圧弁を制御する吐出圧力制御手段と を備えていることを特徴としている。

【００１３】 さらに、前記戻し経路が、前記減圧弁で減圧後の圧縮液化ガスを導入して気液 分離する気液分離器を備えるとともに、該気液分離器の液相部から液戻し弁を介 して前記液化ガス貯槽に通じる液戻し経路と、前記気液分離器のガス相部からガ ス戻し弁を介して前記液化ガス貯槽及び／又は系外に通じるガス戻し経路とを備 えていることを特徴とし、前記気液分離器の液面を検出し、該検出値に応じて前 記液戻し弁及びガス戻し弁の双方、あるいは、前記液戻し弁を制御する気液分離 器液面制御手段を備えていること、前記気液分離器の圧力を検出し、該検出値に 応じて前記ガス戻し弁を制御する気液分離器圧力制御手段を備えていることを特 徴としている。

【００１４】 また、前記液化ガス貯槽の圧力を検出する貯槽圧力検出手段と、前記液化ガス 貯槽の液面を検出する貯槽液面検出手段と、前記気液分離器の圧力を検出する気 液分離器圧力検出手段と、前記気液分離器の液面を検出する気液分離器液面検出 手段とを設けるとともに、これら圧力，液面検出手段からの信号を入力信号とし て取込んで演算し、前記ガス戻し弁を制御する制御信号を出力する演算器を備え ていることを特徴としている。

【００１５】

【考案の実施の形態】

図１は本考案のガス供給装置の第１形態例を示す系統図である。なお、以下の 説明において、前記図４に示した従来例と同じ構成要素には同一符号を付して詳 細な説明は省略する。

【００１６】 第１形態例に示すガス供給装置は、１０ＭＰａ以上の高圧の供給ガスを使用先 に供給するもので、従来と同様の、液化ガス貯槽１、液ポンプ２、蒸発器３、貯 槽圧力制御手段５、加圧蒸発器６、加圧経路７、放出経路８、液面計９、液導入 経路１０、ガス抜出経路１１、液導出経路１２、送ガス経路１３、供給ガス圧力 制御手段１４、供給ガス流量制御手段１５等を備えるとともに、液導出経路１２ の逆止弁１２ａの上流から分岐して液化ガス貯槽１に接続する戻し経路２１と、 液導出経路１２の圧力、すなわち、液ポンプ２の吐出圧力を検出し、該検出した 圧力に応じて戻し経路２１に設けた減圧弁２２ｂを制御する圧力調節計２２ａか らなる吐出圧力制御手段２２とを備えている。

【００１７】 図１において、液化ガス貯槽１に貯蔵された液化ガスは、液導入経路１０を通 って液ポンプ２に導入され、所要の圧力に圧縮されて液導出経路１２に導出し、 逆止弁１２ａを通って蒸発器３に導入される。蒸発器３に導入された圧縮液化ガ スは、大気と熱交換して気化することにより供給ガスとなって送ガス経路１３に 導出し、前記従来例と同様な送ガス圧力制御手段１４及び供給ガス流量制御手段 １５で、設定された圧力及び流量に制御されて使用先に供給される。

【００１８】 液ポンプ２の容量は、使用先に必要な供給ガスの最大量で選定されており、常 時この最大量で運転される。したがって、使用先の使用量が減少したときには、 余剰の液化ガスを液導出経路１２から戻し経路２１の減圧弁２２ｂを介して液化 ガス貯槽１に戻すようにしている。すなわち、使用先の使用量が減少すると、送 ガス経路１３及び液導出経路１２の圧力が上昇し、この上昇した圧力を吐出圧力 制御手段２２の圧力調節計２２ａが検知し、圧力上昇に応じて減圧弁２２ｂを制 御することにより、余剰の圧縮液化ガスを、戻し経路２１を通して液化ガス貯槽 １に戻すようにしている。

【００１９】 吐出圧力制御手段２２は、圧力調節計２２ａを、蒸発器３の出口の送ガス経路 １３の圧力を検出するものとすることもできるし、また、圧力調節計２２ａを設 けず、減圧弁２２ｂを一次圧力制御の保圧弁として構成することもできる。

【００２０】 このように、本形態例のガス供給装置は、液ポンプ２を一定量で運転し、使用 先の使用量変動に応じて余剰の液化ガスを液化ガス貯槽１に戻す構成にしたから 、前記従来例で示したインバーターで液ポンプ２の回転数を変えて減量運転を行 うものに比較して、減量運転の制御範囲が広くとれるとともに、脈動が小さくな り、安定したガス供給を行うことができる。また、従来の気蓄器のような大型の 圧力容器を必要としないので、気蓄器を設けた従来例のものに比較して、構成が 簡単で小型化が図れ、設置スペースを低減できるとともに、装置コストを低減す ることができる。また、従来の圧抜き弁も不要であり、運転操作が容易となって 自動化にも容易に対応できる。

【００２１】 図２は、本考案の第２形態例を示す系統図である。本形態例に示すこのガス供 給装置は、第１形態例における戻し経路２１及び吐出圧力制御手段２２に代えて 、液導出経路１２の逆止弁１２ａの上流から分岐した戻し経路３１と、吐出圧力 制御手段３２と、該吐出圧力制御手段３２で減圧した後の圧縮液化ガスを導入し て気液分離する気液分離器３３と、該気液分離器３３で分離した液及びガスをそ れぞれ別個に液化ガス貯槽１に戻す液戻し経路３４及びガス戻し経路３５と、液 戻し量及びガス戻し量を制御するための気液分離器液面制御手段３６及び気液分 離器圧力制御手段３７とを設けたものである。

【００２２】 すなわち、使用先の使用量が減少して余剰となった圧縮液化ガスは、液導出経 路１２から戻し経路３１に分岐し、一次圧力を制御する減圧弁で構成された吐出 圧力制御手段３２で、該吐出圧力制御手段３２の設定値と、液化ガス貯槽１の貯 槽圧力制御手段５の設定値との中間圧力に一次減圧された後、気液分離器３３に 導入されて液とガスとに分離される。

【００２３】 気液分離器３３で分離された液は、液面調節計３６ａと液戻し弁３６ｂとから なる気液分離器液面制御手段３６で液面を一定にするように制御された状態で液 戻し経路３４を通して、また、分離されたガスは、圧力調節計３７ａとガス戻し 弁３７ｂとからなる気液分離器圧力制御手段３７で圧力を一定とするように制御 された状態でガス戻し経路３５を通して、それぞれ別々に液化ガス貯槽１に戻さ れる。この場合、気液分離器圧力制御手段３７の設定値は、少なくとも気液分離 器３３で分離された液を液化ガス貯槽１のガス相に戻すことができる圧力に選定 される。

【００２４】 本形態例における気液分離器液面制御手段３６は、液面調節計３６ａからの制 御信号で液戻し弁３６ｂを連続制御して気液分離器３３内の液面を一定にするよ うに形成してもよく、液面調節計３６ａの上限設定値で液戻し弁３６ｂを開とし 、下限設定値で閉とするＯＮ−ＯＦＦ制御により、液面を上，下限の範囲で制御 するように形成することもできる。また、気液分離器圧力制御手段３７は、圧力 調節計３７ａを設けずに、一次圧力制御の保圧弁のみで構成することもできる。

【００２５】 また、ガス戻し経路３５は、液化ガス貯槽１に接続しないで系外（大気）に開 放し、気液分離器３３で分離したガスを大気に放出する構成にしてもよい。さら に、気液分離器液面制御手段３６は、液戻し弁３６ｂとガス戻し弁３７ｂとを同 時に制御する構成にすることができる。すなわち、液面検出値が液面調節計３６ ａに設定された任意の設定値以上の場合は液戻し弁３６ｂを制御し、設定値以下 の場合はガス戻し弁３７ｂを制御するように構成することができる。

【００２６】 さらに、破線で示すように、液化ガス貯槽１へのガス戻し弁３７ｂの前流側か らガス放出経路３８を分岐させ、該経路３８に設けたガス放出弁３９ｂを気液分 離器圧力制御手段３７で制御するようにしてもよい。すなわち、気液分離器３３ 内の圧力が、あらかじめ設定した圧力以上の場合にはガス放出弁３９ｂを制御し てガスを大気に放出し、検出圧力が設定圧力未満の場合に、ガス戻し弁３７ｂを 制御して気液分離器３３内のガスを液化ガス貯槽１に戻すようにすればよい。

【００２７】 また、気液分離器圧力制御手段３７とは別に、設定圧力を高くした放出圧力制 御手段３９を設け、設定圧力が低い第１の圧力調節計３７ａでガス戻し弁３７ｂ を制御し、設定圧力が高い第２の圧力調節計３９ａで前記ガス放出弁３９ｂを制 御するようにも構成することができる。

【００２８】 このように、戻し経路３１に気液分離器３３を設け、該気液分離器３３の液面 及び圧力を検出し、該検出値に応じて液戻し弁３６ｂやガス戻し弁３７ｂを制御 して気液分離器３３で分離した液及びガスを好ましい態様で液化ガス貯槽１や系 外に戻すあるいは放出することにより、ガスの放出量を少なくすることができる とともに、液化ガス貯槽１の圧力を安定化させて供給ガスを安定して送出するこ とができる。

【００２９】 図３は、本発明の第３形態例を示すものであって、前記第２形態例の構成に加 えて、液化ガス貯槽１及び気液分離器３３の圧力と液面とをそれぞれ検出し、各 検出値を入力値として演算し、気液分離器３３から液化ガス貯槽１に戻すガスを 制御するための制御信号を出力する演算器４１を設けたものである。

【００３０】 すなわち、本形態例では、液化ガス貯槽１に設けた貯槽圧力の検出手段である 圧力調節計５ａの現在値（検出値）と設定値との差及び液面の検出手段である液 面計９の現在値とから、液化ガス貯槽１に導入可能なガス量Ｑ１を演算するとと もに、気液分離器圧力の検出手段である圧力調節計３７ａの現在値と設定値との 差及び気液分離器液面の検出手段である液面調節計３６ａの現在値とから、気液 分離器３３の保有ガス量Ｑ２を演算し、Ｑ１＞＝Ｑ２のときは、気液分離器圧力 制御手段３７がガス戻し弁３７ｂを制御して気液分離器３３の分離ガスを液化ガ ス貯槽１に戻し、Ｑ１＜Ｑ２のときは、気液分離器圧力制御手段３７がガス放出 弁３９ｂを制御して気液分離器３３の分離ガスを大気に放出するように構成した ものである。

【００３１】 このように、気液分離器圧力検出手段３７ａ及び気液分離器液面検出手段３６ ａからの信号に加え、液化ガス貯槽１の圧力検出手段５ａ及び液面検出手段９か らの信号を入力値とし、これらの入力値を演算し、該演算結果に基づいてガス戻 し弁３７ｂを制御する制御系を構築することにより、ガスの放出量を最小にする とともに、液化ガス貯槽１の圧力をより安定化させ、供給ガスをより安定した状 態で送出することができる。

【００３２】 表１は、図２に示す第２形態例装置と、図４に示す気蓄器を備えた従来装置と 、図示を省略したインバーター制御装置を備えた従来装置とについて、供給ガス の量及び圧力を同じとして、それぞれ減量運転を行った結果及び設置スペースや 装置コストを比較して示すものである。

【００３３】

【表１】

【００３４】 なお、表中において、流量制御範囲は液ポンプ最大容量を１００％とした値、 流量安定性は設定値に対する流量の最大振幅、設置スペース及び設置コストは図 ４の従来装置を１００とした相対値を、それぞれ表している。

【００３５】 表１から明らかなように、第２形態例に示す装置は、液ポンプの減量運転を行 うにあたり、従来の気蓄器を用いる装置に比べて設置スペースや装置コストが低 減でき、また、従来のインバーター制御による装置に比べて制御範囲が広くなる ことがわかる。

【００３６】 したがって、減量運転を容易に行うことが可能であり、使用先の使用量が大き く変動する場合でも円滑に追従して安定したガス供給を行うことができる。また 、気蓄器のような大型の圧力容器を必要とせず、小型で設置スペースを低減でき るとともに、装置コストを低減することができる。

【００３７】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案のガス供給装置によれば、減量運転の制御範囲が 広くとれるとともに、脈動が小さくなり安定したガス供給を行うことができる。 また、構成が簡単で小型化が図れ、設置スペースを低減できるとともに、装置コ ストを低減することができる。さらに、運転操作が容易となり、自動化にも容易 に対応できる。特に、気液分離器で分離された液及びガスを好ましい態様で液化 ガス貯槽や系外に戻すことにより、ガスの放出量を少なくすることができるとと もに、液化ガス貯槽の圧力を安定化して供給ガスを安定した状態で送出すること ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案のガス供給装置の第１形態例を示す系
統図である。

【図２】 本考案のガス供給装置の第２形態例を示す系
統図である。

【図３】 本考案のガス供給装置の第３形態例を示す系
統図である。

【図４】 従来のガス供給装置の一例を示す系統図であ
る。

【符号の説明】

１…液化ガス貯槽、２…液ポンプ、３…蒸発器、５…貯
槽圧力制御手段、５ａ…圧力調節計、６…加圧蒸発器、
７…加圧経路、８…放出経路、９…液面計、１０…液導
入経路、１１…ガス抜出経路、１２…液導出経路、１２
ａ…逆止弁、１３…送ガス経路、１４…供給ガス圧力制
御手段、１５…供給ガス流量制御手段、２１…戻し経
路、２２…吐出圧力制御手段、２２ａ…圧力調節計、２
２ｂ…減圧弁、３１…戻し経路、３２…吐出圧力制御手
段、３３…気液分離器、３４…液戻し経路、３５…ガス
戻し経路、３６…気液分離器液面制御手段、３６ａ…液
面調節計、３６ｂ…液戻し弁、３７…気液分離器圧力制
御手段、３７ａ…圧力調節計、３７ｂ…ガス戻し弁、３
８…ガス放出経路、３９…放出圧力制御手段、３９ａ…
圧力調節計、３９ｂ…ガス放出弁、４１…演算器、…、
…、…、…、

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 液化ガスを貯蔵する液化ガス貯槽と、該
   貯槽の液化ガスを導入して所要圧力まで圧縮する液ポン
   プと、該液ポンプで圧縮した液化ガスを気化して供給ガ
   スを生成する蒸発器と、前記液ポンプの吐出口から前記
   蒸発器に通じる液導出経路と、前記蒸発器から使用先に
   通じる送ガス経路とを有するガス供給装置において、前
   記液導出経路から減圧弁を介して前記液化ガス貯槽に通
   じる戻し経路と、前記液導出経路又は前記送ガス経路の
   圧力を検出し、該検出値に応じて前記減圧弁を制御する
   吐出圧力制御手段とを備えていることを特徴とするガス
   供給装置。
2. 【請求項２】 前記戻し経路は、前記減圧弁で減圧後の
   圧縮液化ガスを導入して気液分離する気液分離器を備え
   るとともに、該気液分離器の液相部から液戻し弁を介し
   て前記液化ガス貯槽に通じる液戻し経路と、前記気液分
   離器のガス相部からガス戻し弁を介して前記液化ガス貯
   槽及び／又は系外に通じるガス戻し経路とを備えている
   ことを特徴とする請求項１記載のガス供給装置。
3. 【請求項３】 前記気液分離器の液面を検出し、該検出
   値に応じて前記液戻し弁及びガス戻し弁の双方、あるい
   は、前記液戻し弁を制御する気液分離器液面制御手段を
   備えていることを特徴とする請求項２記載のガス供給装
   置。
4. 【請求項４】 前記気液分離器の圧力を検出し、該検出
   値に応じて前記ガス戻し弁を制御する気液分離器圧力制
   御手段を備えていることを特徴とする請求項２記載のガ
   ス供給装置。
5. 【請求項５】 前記液化ガス貯槽の圧力を検出する貯槽
   圧力検出手段と、前記液化ガス貯槽の液面を検出する貯
   槽液面検出手段と、前記気液分離器の圧力を検出する気
   液分離器圧力検出手段と、前記気液分離器の液面を検出
   する気液分離器液面検出手段とを設けるとともに、これ
   ら圧力，液面検出手段からの信号を入力信号として取込
   んで演算し、前記ガス戻し弁を制御する制御信号を出力
   する演算器を備えていることを特徴とする請求項２記載
   のガス供給装置。