液化ガス流量計測システム
【課題】 流量計測部での気液混相による測定誤差の低減を図る液化ガス流量計測システムの提供。
【解決手段】 熱交換器４と流量計７が払出管路２中に上流側から順の直列に介設され、熱交換器４と流量計７が断熱処理した浸漬容器３内に収設される一方、液化ガス貯留部１から払出し直後の液化ガスを低温保持下で浸漬容器３内に分流供給する冷媒ライン８が設けられる。更に、浸漬容器３内を大気圧状態に保持するためのガス放出ライン５が設けられる。
【解決手段】 熱交換器４と流量計７が払出管路２中に上流側から順の直列に介設され、熱交換器４と流量計７が断熱処理した浸漬容器３内に収設される一方、液化ガス貯留部１から払出し直後の液化ガスを低温保持下で浸漬容器３内に分流供給する冷媒ライン８が設けられる。更に、浸漬容器３内を大気圧状態に保持するためのガス放出ライン５が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力容器などの液化ガス貯留部から払出される加圧・低温保持下の液化ガスを払出しの流動中において高精度に流量計測することができる液化ガス流量計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
低温で保持される液化ガスを流量計量する場合、重量による計測が一般的である。それは、精度の高い流量計測手法がないためであり、そのため重量計測に頼っているが、重量測定機器は設備上大掛かりとなり、流量計測されていない場合が多々あり、精度の高い流量計で液化ガスを計測することが望まれている。しかしながら、低温で保持される液化ガスの計測は、気液混相流の影響で大きな測定誤差を生じるため実用化されていない現状にある。
【０００３】
低温保持が必要な液化ガスは、液払出し口から使用個所まで供給配管を流すだけで、入熱や圧力降下により気泡が発生する。このように通過流体が気液混相流である状態で流量計測を行うと、その計測メカニズム上大きな測定誤差を生じる。また、ポンプやガス等を用いて液化ガスを急速加圧することにより、気泡の発生を防止する手段があるがポンプ駆動エネルギーの問題や貯槽の圧力を上下させる問題等、実情にそぐわない面があり実用化されていない。
【０００４】
液化ガスの流量測定方法としては流量測定器の川上側に熱交換器を設け、液化ガスを断熱膨張させることで発生した冷熱により発生した気泡を再液化し精度良く流量を測定することを提案したものが従来からある（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この方法においては、液化ガスが流れるメインラインと熱交換ラインが同一ラインで繋がっており、熱交換する為には常時メインラインに液化ガスを一定量流す必要がある。また、流量測定器自体の断熱には言及されておらず、大気圧下で−253℃の液化水素を測定するには対応が不十分である。
【特許文献１】特公昭５７−３５７７３号公報（特に、特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、圧力による物性の違い（沸点差）を利用した熱交換による過冷却効果と流量計測部の入熱を抑える構造を併せ持ち、流量計測部での気液混相による測定誤差の低減を図る流量計測システムを提供するべく成されるに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するべく本発明においては、断熱処理が施された浸漬容器内に熱交換器と流量計測部を併せ持ち、大気圧状態に保った当該液化ガスにより被測定液化ガスを過冷却し、かつ、計測部を入熱より保護することにより、流量計測機器内の気泡の発生を抑え、誤差原因となる気相発生を抑えようとする点に発明の特徴を有するものである。
【０００７】
本発明に係る請求項１の発明は、液化ガス貯留部１から払出される加圧・低温保持下の液化ガスを払出管路２中において流量計測する計量システムであり、熱交換器４と流量計７が払出管路２中に上流側から順の直列に介設され、熱交換器４と流量計７が断熱処理した浸漬容器３内に収設される一方、液化ガス貯留部１から払出し直後の液化ガスを低温保持下で浸漬容器３内に供給する冷媒ライン８が設けられるとともに、浸漬容器３内を大気圧状態に保持するために該容器３内のガスを放出するガス放出ライン５が設けられてなり、流量計７内を流動する液化ガスを大気圧状態に保持した当該液化ガスにより過冷却し、かつ流量計７を入熱より保護して、流量計７内での気泡の発生を抑えるようにしたことを特徴とする液化ガス流量計測システムである。
【０００８】
また、本発明に係る請求項２の発明は、上記の請求項１記載の液化ガス流量計測システムに関して、浸漬容器３内の液化ガスが熱交換器４と流量計７を浸漬するに足る一定量に保持されるように、冷媒ライン８の供給量を制御する供給制御手段が付設されてなる構成としたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る請求項３の発明は、上記の請求項２記載の液化ガス流量計測システムに関して、ガス放出ライン５が、浸漬容器３内のガスを器外に放出するのは許容し、かつ器外から器内への大気の侵入は抑制する逆止弁６をライン中に備える構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
平衡状態にある液化ガスの特性の一例として、液体水素における圧力と沸点の関係が示される線図である図２に示す。液体水素は圧力が低い方ほど沸点が低い物性をもつ為、大気圧状態の液化水素の冷熱で圧力を高めた液化水素を冷却することで、液化ガス内に発生した気泡を再液化することができるのである。
このことに基づいて、本発明においては、断熱処理してなる浸漬容器内に低温を保持しながら液化ガスを供給し、ガス相を放出することにより、圧力を大気圧状態に保たせているのであり、この大気圧状態に保たれた液化ガスが熱交換器により被測定液化ガスを冷却し、かつ、計測部を冷却することにより、測定誤差の要因である気液混相状態を抑え、精度良く液化ガス流量の計測を可能にするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明に係る液化ガス流量計測システムについて図面に示す一実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る全体概略フロー図である。
図１を参照してこの液化ガス流量計測システムは、液化ガス貯留部１から払出される加圧・低温保持下の液化ガスが流通する払出管路２に関連させて、断熱処理した浸漬容器３、熱交換器４、流量計７、冷媒ライン８及びガス放出ライン５を備える。
【００１２】
液化ガス貯留部１は、高断熱・高耐圧構造の貯槽や容器等の密封された圧力容器からなり、この液化ガス貯留部１内には液化ガス例えば液化水素が０．３ＭＰa、−２４３℃の状態で所要量貯留されている。
【００１３】
上記液化ガス貯留部１の液払出し口に連結してなる払出管路２は、図示を省略しているが需要先の液供給口まで延長されていて、高断熱構造の配管例えば断熱真空二重配管により周囲からの入熱が少ない熱絶縁配管にて形成される。そしてこの払出管路２の途中には、払出入側弁１０が前記液払出し口寄り位置に介設され、その下流側に熱交換器４の被冷却側と流量計７の計測部が上流側から記載順の直列関係を成して介設され、さらに、その下流側に払出出側弁１１が介設されている。熱交換器４としてはコイル等の熱伝導管が用いられ、一方、流量計７としては精度が高い液体流量測定装置が用いられる。
【００１４】
浸漬容器３は、高断熱構造の密封された容器であって、熱交換器４と流量計７を近接させた状態例えば横並びに隣合せた状態で器内に収設させて払出管路２の途中の液化ガス貯留部１近傍位置に設置される。
【００１５】
冷媒ライン８は、高断熱構造の配管例えば断熱真空二重配管により周囲からの入熱が少ない熱絶縁配管により形成されて、払出管路２における前記液払出し口寄りの個所に液流入側端を分岐連結し、液流出側端を浸漬容器３の液取入れ口に連結して延設され、さらに配管途中に開閉弁９例えば電磁弁が介設されていて、開閉弁９を開かせた際に液化ガス貯留部１から払出し直後の液化ガスを低温保持下で浸漬容器３内に供給するように設けられる。
【００１６】
ガス放出ライン５は、適正な材料の配管から形成されていて、このガス流入側端を浸漬容器３の頂壁に開口したガス取出し口に連結し、ガス流出側端を浸漬容器３外の大気中に開放させて設けられる。このガス放出ライン５は、配管途中に逆止弁６が介設されていて、浸漬容器３内を大気圧状態に保持するために該容器３内圧が大気圧よりも高くなると弁６を自動的に開き浸漬容器３内のガスを放出するようになっている。
【００１７】
このように構成してなる液化ガス流量計測システムには、さらに冷媒ライン８における液化ガスの供給量を制御する供給制御手段が付設されている。この供給制御手段は、浸漬容器３内の液レベルを検出するための液面計１２と、この液面計１２の液位信号に基づいて開閉弁（電磁弁）９を開閉制御する弁制御装置１３を備えていて、浸漬容器３内の液化ガスが熱交換器４と流量計７を浸漬するに足る一定量に保持されるように液位制御を行わせるようになっている。また、設備簡素化のために開閉弁９を手動弁として、手動制御してもよい。
【００１８】
上記液化ガス流量計測システムの計量の態様について以下に説明すると、前記供給制御手段の作動により電磁弁９を開放し冷媒ライン８を開通させて、液化ガス貯留部１から液化ガスを浸漬容器３内に一定量充填する。浸漬容器３内の圧力は逆止弁６の作動により放出ライン５からガスを放出することで大気圧状態に保持される。一方、熱交換器４の出口に接続された流量計（計測部）６は浸漬容器３内の液化ガスや極低温ガス、例えば大気圧、−２５３℃の液化水素により冷却され、保冷される。尚、流量計部分への入熱があっても、熱交換器により当該液化ガスに気泡をさせない程度まで当該液化ガスを冷却できる場合には、流量計を液化ガス貯留部より外部へ出すことも可能である。
【００１９】
次に、液化ガス貯留部１から払出入側弁10及び払出出側弁11を開けることにより熱交換器４に流された被測定液化ガスは、浸漬容器３内の大気圧状態に保たれた液化ガスにより熱交換器４内で冷却され、気泡の発生が抑えられた状態で、保冷されている流量計（計測部）７に送られる。このことにより、気液混相状態を抑えられ、測定誤差を低減でき高精度の流量計測が実行される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る全体概略フロー図である。
【図２】液体水素における圧力と沸点の関係線図である。
【符号の説明】
【００２１】
１…液化ガス貯留部 ２…払出管路 ３…浸漬容器
４…熱交換器 ５…ガス放出ライン ６…逆止弁
７…流量計 ８…冷媒ライン ９…開閉弁
１０…払出入側弁 １１…払出出側弁 １２…液面計
１３…弁制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力容器などの液化ガス貯留部から払出される加圧・低温保持下の液化ガスを払出しの流動中において高精度に流量計測することができる液化ガス流量計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
低温で保持される液化ガスを流量計量する場合、重量による計測が一般的である。それは、精度の高い流量計測手法がないためであり、そのため重量計測に頼っているが、重量測定機器は設備上大掛かりとなり、流量計測されていない場合が多々あり、精度の高い流量計で液化ガスを計測することが望まれている。しかしながら、低温で保持される液化ガスの計測は、気液混相流の影響で大きな測定誤差を生じるため実用化されていない現状にある。
【０００３】
低温保持が必要な液化ガスは、液払出し口から使用個所まで供給配管を流すだけで、入熱や圧力降下により気泡が発生する。このように通過流体が気液混相流である状態で流量計測を行うと、その計測メカニズム上大きな測定誤差を生じる。また、ポンプやガス等を用いて液化ガスを急速加圧することにより、気泡の発生を防止する手段があるがポンプ駆動エネルギーの問題や貯槽の圧力を上下させる問題等、実情にそぐわない面があり実用化されていない。
【０００４】
液化ガスの流量測定方法としては流量測定器の川上側に熱交換器を設け、液化ガスを断熱膨張させることで発生した冷熱により発生した気泡を再液化し精度良く流量を測定することを提案したものが従来からある（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この方法においては、液化ガスが流れるメインラインと熱交換ラインが同一ラインで繋がっており、熱交換する為には常時メインラインに液化ガスを一定量流す必要がある。また、流量測定器自体の断熱には言及されておらず、大気圧下で−253℃の液化水素を測定するには対応が不十分である。
【特許文献１】特公昭５７−３５７７３号公報（特に、特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、圧力による物性の違い（沸点差）を利用した熱交換による過冷却効果と流量計測部の入熱を抑える構造を併せ持ち、流量計測部での気液混相による測定誤差の低減を図る流量計測システムを提供するべく成されるに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するべく本発明においては、断熱処理が施された浸漬容器内に熱交換器と流量計測部を併せ持ち、大気圧状態に保った当該液化ガスにより被測定液化ガスを過冷却し、かつ、計測部を入熱より保護することにより、流量計測機器内の気泡の発生を抑え、誤差原因となる気相発生を抑えようとする点に発明の特徴を有するものである。
【０００７】
本発明に係る請求項１の発明は、液化ガス貯留部１から払出される加圧・低温保持下の液化ガスを払出管路２中において流量計測する計量システムであり、熱交換器４と流量計７が払出管路２中に上流側から順の直列に介設され、熱交換器４と流量計７が断熱処理した浸漬容器３内に収設される一方、液化ガス貯留部１から払出し直後の液化ガスを低温保持下で浸漬容器３内に供給する冷媒ライン８が設けられるとともに、浸漬容器３内を大気圧状態に保持するために該容器３内のガスを放出するガス放出ライン５が設けられてなり、流量計７内を流動する液化ガスを大気圧状態に保持した当該液化ガスにより過冷却し、かつ流量計７を入熱より保護して、流量計７内での気泡の発生を抑えるようにしたことを特徴とする液化ガス流量計測システムである。
【０００８】
また、本発明に係る請求項２の発明は、上記の請求項１記載の液化ガス流量計測システムに関して、浸漬容器３内の液化ガスが熱交換器４と流量計７を浸漬するに足る一定量に保持されるように、冷媒ライン８の供給量を制御する供給制御手段が付設されてなる構成としたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る請求項３の発明は、上記の請求項２記載の液化ガス流量計測システムに関して、ガス放出ライン５が、浸漬容器３内のガスを器外に放出するのは許容し、かつ器外から器内への大気の侵入は抑制する逆止弁６をライン中に備える構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
平衡状態にある液化ガスの特性の一例として、液体水素における圧力と沸点の関係が示される線図である図２に示す。液体水素は圧力が低い方ほど沸点が低い物性をもつ為、大気圧状態の液化水素の冷熱で圧力を高めた液化水素を冷却することで、液化ガス内に発生した気泡を再液化することができるのである。
このことに基づいて、本発明においては、断熱処理してなる浸漬容器内に低温を保持しながら液化ガスを供給し、ガス相を放出することにより、圧力を大気圧状態に保たせているのであり、この大気圧状態に保たれた液化ガスが熱交換器により被測定液化ガスを冷却し、かつ、計測部を冷却することにより、測定誤差の要因である気液混相状態を抑え、精度良く液化ガス流量の計測を可能にするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明に係る液化ガス流量計測システムについて図面に示す一実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る全体概略フロー図である。
図１を参照してこの液化ガス流量計測システムは、液化ガス貯留部１から払出される加圧・低温保持下の液化ガスが流通する払出管路２に関連させて、断熱処理した浸漬容器３、熱交換器４、流量計７、冷媒ライン８及びガス放出ライン５を備える。
【００１２】
液化ガス貯留部１は、高断熱・高耐圧構造の貯槽や容器等の密封された圧力容器からなり、この液化ガス貯留部１内には液化ガス例えば液化水素が０．３ＭＰa、−２４３℃の状態で所要量貯留されている。
【００１３】
上記液化ガス貯留部１の液払出し口に連結してなる払出管路２は、図示を省略しているが需要先の液供給口まで延長されていて、高断熱構造の配管例えば断熱真空二重配管により周囲からの入熱が少ない熱絶縁配管にて形成される。そしてこの払出管路２の途中には、払出入側弁１０が前記液払出し口寄り位置に介設され、その下流側に熱交換器４の被冷却側と流量計７の計測部が上流側から記載順の直列関係を成して介設され、さらに、その下流側に払出出側弁１１が介設されている。熱交換器４としてはコイル等の熱伝導管が用いられ、一方、流量計７としては精度が高い液体流量測定装置が用いられる。
【００１４】
浸漬容器３は、高断熱構造の密封された容器であって、熱交換器４と流量計７を近接させた状態例えば横並びに隣合せた状態で器内に収設させて払出管路２の途中の液化ガス貯留部１近傍位置に設置される。
【００１５】
冷媒ライン８は、高断熱構造の配管例えば断熱真空二重配管により周囲からの入熱が少ない熱絶縁配管により形成されて、払出管路２における前記液払出し口寄りの個所に液流入側端を分岐連結し、液流出側端を浸漬容器３の液取入れ口に連結して延設され、さらに配管途中に開閉弁９例えば電磁弁が介設されていて、開閉弁９を開かせた際に液化ガス貯留部１から払出し直後の液化ガスを低温保持下で浸漬容器３内に供給するように設けられる。
【００１６】
ガス放出ライン５は、適正な材料の配管から形成されていて、このガス流入側端を浸漬容器３の頂壁に開口したガス取出し口に連結し、ガス流出側端を浸漬容器３外の大気中に開放させて設けられる。このガス放出ライン５は、配管途中に逆止弁６が介設されていて、浸漬容器３内を大気圧状態に保持するために該容器３内圧が大気圧よりも高くなると弁６を自動的に開き浸漬容器３内のガスを放出するようになっている。
【００１７】
このように構成してなる液化ガス流量計測システムには、さらに冷媒ライン８における液化ガスの供給量を制御する供給制御手段が付設されている。この供給制御手段は、浸漬容器３内の液レベルを検出するための液面計１２と、この液面計１２の液位信号に基づいて開閉弁（電磁弁）９を開閉制御する弁制御装置１３を備えていて、浸漬容器３内の液化ガスが熱交換器４と流量計７を浸漬するに足る一定量に保持されるように液位制御を行わせるようになっている。また、設備簡素化のために開閉弁９を手動弁として、手動制御してもよい。
【００１８】
上記液化ガス流量計測システムの計量の態様について以下に説明すると、前記供給制御手段の作動により電磁弁９を開放し冷媒ライン８を開通させて、液化ガス貯留部１から液化ガスを浸漬容器３内に一定量充填する。浸漬容器３内の圧力は逆止弁６の作動により放出ライン５からガスを放出することで大気圧状態に保持される。一方、熱交換器４の出口に接続された流量計（計測部）６は浸漬容器３内の液化ガスや極低温ガス、例えば大気圧、−２５３℃の液化水素により冷却され、保冷される。尚、流量計部分への入熱があっても、熱交換器により当該液化ガスに気泡をさせない程度まで当該液化ガスを冷却できる場合には、流量計を液化ガス貯留部より外部へ出すことも可能である。
【００１９】
次に、液化ガス貯留部１から払出入側弁10及び払出出側弁11を開けることにより熱交換器４に流された被測定液化ガスは、浸漬容器３内の大気圧状態に保たれた液化ガスにより熱交換器４内で冷却され、気泡の発生が抑えられた状態で、保冷されている流量計（計測部）７に送られる。このことにより、気液混相状態を抑えられ、測定誤差を低減でき高精度の流量計測が実行される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る全体概略フロー図である。
【図２】液体水素における圧力と沸点の関係線図である。
【符号の説明】
【００２１】
１…液化ガス貯留部 ２…払出管路 ３…浸漬容器
４…熱交換器 ５…ガス放出ライン ６…逆止弁
７…流量計 ８…冷媒ライン ９…開閉弁
１０…払出入側弁 １１…払出出側弁 １２…液面計
１３…弁制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガス貯留部（１）から払出される加圧・低温保持下の液化ガスを払出管路（２）中において流量計測する計量システムであり、熱交換器（４）と流量計（７）が払出管路（２）中に上流側から順の直列に介設され、熱交換器（４）と流量計（７）が断熱処理した浸漬容器（３）内に収設される一方、液化ガス貯留部（１）から払出し直後の液化ガスを低温保持下で浸漬容器（３）内に供給する冷熱ライン（８）が設けられるとともに、浸漬容器（３）内を大気圧状態に保持するために該容器（３）内のガスを放出するガス放出ライン（５）が設けられてなり、流量計（７）内を流動する液化ガスを大気圧状態に保持した当該液化ガスにより過冷却し、かつ流量計（７）を入熱より保護して、流量計（７）内での気泡の発生を抑えるようにしたことを特徴とする液化ガス流量計測システム。
【請求項２】
浸漬容器（３）内の液化ガスが熱交換器（４）と流量計（７）を浸漬するに足る一定量に保持されるように、冷媒ライン（８）の供給量を制御する供給制御手段が付設されてなる請求項１記載の液化ガス流量計測システム。
【請求項３】
ガス放出ライン（５）が、浸漬容器（３）内のガスを器外に放出することを許容し、かつ器外から器内への大気の侵入は抑制する逆止弁（６）をライン中に備える請求項２記載の液化ガス流量計測システム。
【請求項１】
液化ガス貯留部（１）から払出される加圧・低温保持下の液化ガスを払出管路（２）中において流量計測する計量システムであり、熱交換器（４）と流量計（７）が払出管路（２）中に上流側から順の直列に介設され、熱交換器（４）と流量計（７）が断熱処理した浸漬容器（３）内に収設される一方、液化ガス貯留部（１）から払出し直後の液化ガスを低温保持下で浸漬容器（３）内に供給する冷熱ライン（８）が設けられるとともに、浸漬容器（３）内を大気圧状態に保持するために該容器（３）内のガスを放出するガス放出ライン（５）が設けられてなり、流量計（７）内を流動する液化ガスを大気圧状態に保持した当該液化ガスにより過冷却し、かつ流量計（７）を入熱より保護して、流量計（７）内での気泡の発生を抑えるようにしたことを特徴とする液化ガス流量計測システム。
【請求項２】
浸漬容器（３）内の液化ガスが熱交換器（４）と流量計（７）を浸漬するに足る一定量に保持されるように、冷媒ライン（８）の供給量を制御する供給制御手段が付設されてなる請求項１記載の液化ガス流量計測システム。
【請求項３】
ガス放出ライン（５）が、浸漬容器（３）内のガスを器外に放出することを許容し、かつ器外から器内への大気の侵入は抑制する逆止弁（６）をライン中に備える請求項２記載の液化ガス流量計測システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−２００５５３（Ｐ２００６−２００５５３Ａ）
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９７７６（Ｐ２００５−９７７６）
【出願日】平成１７年１月１８日（２００５．１．１８）
【出願人】（０００１５８３１２）岩谷産業株式会社 (137)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１８日（２００５．１．１８）
【出願人】（０００１５８３１２）岩谷産業株式会社 (137)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
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