(57)【要約】【課題】構造が簡単で、流量が変化した場合にも精確な熱量調整ができる熱量調整方法及び装置を得る。【解決手段】本発明に係る熱量調整装置１は、流路を流れる第１流体に第２流体を添加することで流路を流れる流体の熱量を調整する熱量調整装置１であって、流路に配設されたベンチュリ管３と、ベンチュリ管のど部３ａまたはその上流側において前記第２流体を添加する第２流体添加部５と、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の流量を演算する流量演算装置１１と、該流量演算装置１１の演算結果に基づいて前記第２流体の添加量を演算して該演算結果に基づいて前記第２流体添加部５に前記第２流体を供給する第２流体供給装置１５とを備えたことを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を流れる第１流体に第２流体を添加することで流路を流れる流体の熱量を調整する熱量調整方法であって、
流路にベンチュリ管を配設し、該ベンチュリ管を流れる流量を計測して、該計測結果に基づいて該ベンチュリ管のど部またはその上流側に前記第２流体を添加することを特徴とする熱量調整方法。
【請求項２】
流路を流れる第１流体に第２流体を添加することで流路を流れる流体の熱量を調整する熱量調整装置であって、
流路に配設されたベンチュリ管と、ベンチュリ管のど部またはその上流側において前記第２流体を添加する第２流体添加部と、前記ベンチュリ管のど部を流れる流体の流量を演算する流量演算装置と、該流量演算装置の演算結果に基づいて前記第２流体の添加量を演算して該演算結果に基づいて前記第２流体添加部に前記第２流体を供給する第２流体供給装置とを備えたことを特徴とする熱量調整装置。
【請求項３】
前記流路内に配設され、流路方向沿って移動可能で、かつ断面積が流路方向に沿って変化する面を有する可動体と、該可動体の位置を検出する位置検出装置を備え、前記流量演算装置は、前記位置検出装置の可動体位置情報に基づいて前記のど部を流れる流体の流量を演算することを特徴とする請求項２記載の熱量調整装置。
【請求項４】
前記可動体の一部が移動可能に挿入されると共に前記可動体を作動させるための作動流体を収容するシリンダと、該シリンダ内の作動流体の圧力を調整する圧力調整手段とを備えたことを特徴とする請求項３記載の熱量調整装置。
【請求項５】
前記作動流体は、前記第１流体、もしくは前記第１流体と前記第２流体の混合流体であることを特徴とする請求項４に記載の熱量調整装置。
【請求項６】
前記圧力調整手段は、ベンチュリ管の上流側の流路と連通する第１連通管と、前記ベンチュリ管のど部と連通する第２連通管と、前記シリンダ部と連通する第３連通管と、これら第１連通管、第２連通管、第３連通管にそれぞれ接続されて、これら各連通管の連通関係を切り替える切替弁とを備えたことを特徴とする請求項５に記載の熱量調整装置。
【請求項７】
前記切替弁が自動圧力調整弁であることを特徴とする請求項６に記載の熱量調整装置。
【請求項８】
ベンチュリ管の上流側の流体圧力と、前記ベンチュリ管のど部の流体圧力に基づいて前記切替弁の切替及び開閉制御を行う制御装置を設けたことを特徴とする請求項６に記載の熱量調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベンチュリ管を用いた流体の混合方法、熱量調整方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液化天然ガス（以下、「ＬＮＧ」という）を気化して都市ガスとして供給する際、熱量調整を行っている。近年はメタン成分の多いＬＮＧの輸入が増加しており、都市ガス用に増熱する場合が多い。熱量調整は天然ガスに液化石油ガス（以下、「ＬＰＧ」という）等の熱量調整剤を混合することにより行う。
このような熱量調整方法として、例えば特開昭６３−２６５９９４号公報（特許文献１）には、気化した天然ガスをベンチュリ型の液・ガスミキサーに供給し、ベンチュリ管で発生する低圧を利用して、ベンチュリ管に液体の状態で供給される熱量調整剤を蒸発・混合させる技術が開示されている。
【０００３】
また、特開２００７−２１２３３４号公報（特許文献２）には、原料の天然ガス（ＮＧ）の組成が変更されても、連続した都市ガス製造の中でより精確に熱量測定できることを目的として、以下のような熱量計測システムが提案されている。
『天然ガスに石油ガスを添加して製造する都市ガスの発熱量を求める熱量計測システムにおいて、天然ガスの熱伝導率を測定する熱伝導率測定部と、この熱伝導率測定部に測定されて輸送された天然ガスに石油ガスが添加されて製造された都市ガスの熱伝導率を測定することで都市ガスの発熱量を求める熱量測定手段と、熱伝導率測定部により測定された熱伝導率をもとに熱量測定手段が求める発熱量を補正する熱量測定制御手段とを備え、熱量測定制御手段は、熱伝導率測定部が熱伝導率を測定した天然ガスが熱量測定手段の測定箇所に到達するまでの遅れ時間を求め、熱伝導率測定部が熱伝導率を測定した時点より遅れ時間の後に、熱量測定手段が発熱量を求めるための熱量算出式の定数を変更するようにした熱量計測システム。』
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２６５９９４号公報
【特許文献２】特開２００７−２１２３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
天然ガスの流量は、都市ガス需要量に応じて変動する。天然ガスの流量が変動すると、これに応じて熱量調整のために添加する添加剤の量を変える必要がある。この点、特許文献１、２に記載のものでは、流量測定部が添加剤であるＬＰＧの供給部の上流側にあるため、上流側で計測した流量に基づいてＬＰＧを供給することになる。このため、添加剤の精確な供給ができない。仮に、添加剤の精確な供給制御をしようとすると、流量測定部からの時間遅れを考慮する必要があり、制御が煩雑になるという問題がある。
【０００６】
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、構造が簡単で、流量が変化した場合にも精確な熱量調整ができる熱量調整方法及び装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る熱量調整方法は、流路を流れる第１流体に第２流体を添加することで流路を流れる流体の熱量を調整する熱量調整方法であって、流路にベンチュリ管を配設し、該ベンチュリ管を流れる流量を計測して、該計測結果に基づいて該ベンチュリ管のど部またはその上流側に前記第２流体を添加することを特徴とするものである。
【０００８】
（２）本発明に係る熱量調整装置は、流路を流れる第１流体に第２流体を添加することで流路を流れる流体の熱量を調整する熱量調整装置であって、流路に配設されたベンチュリ管と、ベンチュリ管のど部またはその上流側において前記第２流体を添加する第２流体添加部と、前記ベンチュリ管のど部を流れる流体の流量を演算する流量演算装置と、該流量演算装置の演算結果に基づいて前記第２流体の添加量を演算して該演算結果に基づいて前記第２流体添加部に前記第２流体を供給する第２流体供給装置とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
（３）また、上記（２）に記載のものにおいて、前記流路内に配設され、流路方向沿って移動可能で、かつ断面積が流路方向に沿って変化する面を有する可動体と、該可動体の位置を検出する位置検出装置を備え、前記流量演算装置は、前記位置検出装置の可動体位置情報に基づいて前記のど部を流れる流体の流量を演算することを特徴とするものである。
【００１０】
（４）また、上記（３）に記載のものにおいて、前記可動体の一部が移動可能に挿入されると共に前記可動体を作動させるための作動流体を収容するシリンダと、該シリンダ内の作動流体の圧力を調整する圧力調整手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
（５）また、上記（４）に記載のものにおいて、前記作動流体は、前記第１流体、もしくは前記第１流体と前記第２流体の混合流体であることを特徴とするものである。
【００１２】
（６）また、上記（５）に記載のものにおいて、前記圧力調整手段は、ベンチュリ管の上流側の流路と連通する第１連通管と、前記ベンチュリ管のど部と連通する第２連通管と、前記シリンダ部と連通する第３連通管と、これら第１連通管、第２連通管、第３連通管にそれぞれ接続されて、これら各連通管の連通関係を切り替える切替弁とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
（７）また、上記（６）に記載のものにおいて、前記切替弁が自動圧力調整弁であることを特徴とするものである。
【００１４】
（８）また、上記（６）に記載のものにおいて、ベンチュリ管の上流側の流体圧力と、前記ベンチュリ管のど部の流体圧力に基づいて前記切替弁の切替及び開閉制御を行う制御装置を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明においては、流路にベンチュリ管を配設し、該ベンチュリ管を流れる流量を計測して、該計測結果に基づいて該ベンチュリ管のど部またはその上流側に前記第２流体を添加するようにしたので、流体流量の計測位置と前記第２流体の供給位置がほぼ一致しているため、複雑な制御をすることなく流量が変化した場合にも精確な熱量調整ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱量調整装置１の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る熱量調整装置２３の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る熱量調整装置４５の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２の他の態様に係る熱量調整装置４８の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［実施の形態１］
図１は本発明の一実施の形態に係る熱量調整装置を模式的に示した説明図である。
本実施の形態に係る熱量調整装置１は、ＬＮＧを気化した天然ガスにＬＰＧを添加することにより増熱して都市ガスを製造する際に用いられるものである。
【００１８】
本実施の形態に係る熱量調整装置１は、流体の流路に配設されたベンチュリ管３と、ベンチュリ管３にＬＰＧを供給するＬＰＧ供給管５と、ベンチュリ管３の上流側を流れる天然ガス（第１流体）の熱量を測定する第１熱量計７と、ベンチュリ管３の下流側を流れる流体（天然ガスとＬＰＧの混合流体）の熱量を測定する第２熱量計９と、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体（天然ガスとＬＰＧの混合流体）の流量を演算する流量演算装置１１と、流量演算装置１１の演算結果及び第１、２熱量計の計測結果に基づいてＬＰＧの添加量を演算する添加量演算装置１３と、添加量演算装置１３の演算結果に基づいてＬＰＧを、ＬＰＧ供給管５を介してベンチュリ管３内に供給するＬＰＧ供給装置１５とを備えている。
以下、熱量調整装置１を構成する各部および装置を詳細に説明する。
【００１９】
＜ベンチュリ管＞
ベンチュリ管３は天然ガスが流れる流路に配設され、添加剤となるＬＰＧの供給を受けてこれと天然ガスを混合する混合装置として機能する。
【００２０】
＜ＬＰＧ供給管＞
ＬＰＧ供給管５はベンチュリ管３内にＬＰＧを供給するためのものであり、ＬＰＧ供給場所となるその開口部はベンチュリ管のど部３ａもしくは、ベンチュリ管３内にあってベンチュリ管のど部３ａより上流側となるように配設する。
【００２１】
＜第１熱量計＞
第１熱量計７は、ベンチュリ管３の上流側の流路に配設され、流路を流れる天然ガスの熱量を計測する。熱量計の種類は特に限定されるものではなく、例えば熱伝導率式のものを用いることができる。
【００２２】
＜第２熱量計＞
第２熱量計９は、ベンチュリ管３の下流側の流路に配設され、天然ガスにＬＰＧが添加された混合流体の熱量を計測する。熱量計の種類は、特に限定されるものではなく、例えば第１熱量計７と同様に熱伝導率式のものを用いることができる。
【００２３】
＜流量演算装置＞
流量演算装置１１は、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体（天然ガスとＬＰＧの混合流体）の流量を演算する。
ベンチュリ管３における上流側の圧力を計測する第１圧力計１７の圧力ＰＡ、温度計１９の温度Ｔ１、ベンチュリ管のど部３ａの圧力を計測する第２圧力計２１の圧力ＰＢに基づいて、下式（１）によって流量Ｑを演算する。
Ｑ＝αＳ{（２/ρ）(ＰＡ-ＰＢ)}1/2  ・・・・・  （１）
但し、ＰＡ：ベンチュリ管３の上流側の圧力
ＰＢ：ベンチュリ管のど部３ａの圧力
ρ：流体の密度（ＰＡ，ＰＢ，Ｔ１より算出）
Ｓ：ベンチュリ管のど部３ａの流路断面積
α：流量係数
【００２４】
＜添加量演算装置＞
添加量演算装置１３は、流量演算装置１１の演算結果及び第１、２熱量計７、９の計測結果に基づいて、ベンチュリ管下流側の流体（都市ガス）の熱量を所定の熱量にするためのＬＰＧの添加量を演算する。
【００２５】
＜ＬＰＧ供給装置＞
ＬＰＧ供給装置１５は、添加量演算装置１３の演算結果に基づいてＬＰＧを、ＬＰＧ供給管５を介してベンチュリ管３内に供給する。ＬＰＧ供給量の調整方法としては、例えばＬＰＧを供給する供給管に設けられた制御弁の開度を調整することによって行う。
【００２６】
＜動作説明＞
次に、上記のように構成された本実施の形態に係る熱量調整装置１の動作を説明する。
ベンチュリ管３の上流側から天然ガスがベンチュリ管３に供給され、ベンチュリ管のど部３ａまたはその上流側においてＬＰＧ供給管５を介してＬＰＧが添加されて、熱量が調整されてベンチュリ管３の下流側に都市ガスとして供給される。
【００２７】
より具体的に説明すると、天然ガスの熱量Ｑ１は第１熱量計７で計測され、都市ガスの熱量Ｑ２は第２熱量計９で計測される。また、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の流量が流量演算装置１１によって演算される。添加量演算装置１３は、流量演算装置１１の演算結果と、天然ガスの熱量Ｑ１と都市ガスの熱量Ｑ２に基づいて都市ガスの熱量Ｑ２が所望の熱量になるためのＬＰＧ添加量を演算する。そして、この演算結果に基づいてＬＰＧ供給装置１５によってＬＰＧ供給量が調整され、ＬＰＧ供給管５を介してベンチュリ管３内に供給される。
【００２８】
このように、本実施の形態においては、流量を計測する部位と熱量調整剤であるＬＰＧを供給する部位が共にベンチュリ管３内であることから、流量が変動しても、変動した流量を計測した部位で熱量調整剤であるＬＰＧを供給するようにしているので、流量測定箇所とＬＰＧ供給場所とが異なることに起因する誤差がなく、特別な補正を行うことなく適切な熱量調整ができる。
ここで、熱量Ｑ１を計測する第1熱量計７はＬＰＧ供給部位とは離れた場所に配設されることになるが、一般的に天然ガス熱量の時間的変動は流量の時間的変動に比べてかなり小さいため、配設場所が離れていることによる時間遅れの影響はほぼ無視できる。ただし、できるだけ近接して配設したほうが良いのはいうまでも無い。
なお、精度は若干低下する可能性があるが、熱量Ｑ２を計測する第２熱量計９を設置せず、第１熱量計による天然ガスの熱量Ｑ１と流量演算装置１１で演算される流量から、添加量演算装置１３によりＬＰＧ添加量を演算することも可能である。また、ＬＰＧ供給管５にＬＰＧ流量計を配設してＬＰＧ供給量を計測し、その値を添加量演算装置に入力するようにしてもよい。
【００２９】
［実施の形態２］
図２は本発明の実施の形態２に係る熱量調整装置２３の説明図である。本実施の形態においては、都市ガス需要量の変動によりベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の流量が変動した場合にも、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の流速を所定の流速を保つようにして、ＬＰＧの微粒化が不十分となることを防止する機能を付加したものである。
図２において、図１に示したものと同一部分には同一の符号を付してある。
【００３０】
本実施の形態に係る熱量調整装置２３は、ベンチュリ管３内に配設されて流路方向に移動可能な可動体２５と、可動体２５の上流側に配設されて可動体２５の上流側の端部が挿入されるシリンダ２６と、可動体２５の下流側先端部を支持する支持装置２７と、ベンチュリ管３内部にＬＰＧを供給するＬＰＧ供給管５と、ベンチュリ管３よりも上流側の流路と連通するように設置された第１連通管２９と、ベンチュリ管のど部３ａと連通するように設置された第２連通管３１と、シリンダ２６と連通するように設置された第３連通管３３と、第１連通管２９、第２連通管３１及び第３連通管３３に接続されてこれら第１連通管２９及び／または第２連通管３１と第３連通管３３とを選択的に連通させる切替弁３５とを備えている。
以下、各構成を詳細に説明する。
【００３１】
＜ＬＰＧ供給管、添加量演算装置＞
ＬＰＧ供給管５、添加量演算装置１３は実施の形態と同様のものである。
【００３２】
＜可動体＞
可動体２５は、流路に沿って上流側から下流側に向かって延びる棒状体からなるものであって、上流側端部が円柱状に形成され（「円柱状部２５ａ」という場合あり）、円柱状部２５ａの下流側が下流側を頂点とする円錐状に形成され（「円錐状部２５ｂ」という場合あり）、円錐状部２５ｂの下流側が小径の円柱状に形成され（「小径円柱状部２５ｃ」という場合あり）ている。
可動体２５の円柱状部２５ａは、シリンダ２６内に挿入され、その外周面とシリンダ２６の内面との間がシール部材３７によってシールされている。
また、可動体２５の下流側の小径円柱状部２５ｃは、支持装置２７によって支持されている。なお、支持装置２７による支持の形態に関しては、後述する支持装置２７の説明において述べる。
上記のように、可動体２５は、上流側の端部をシリンダ２６によって保持され、下流側の端部を支持装置２７によって支持されて、流路に沿う方向にピストンのように移動可能になっている。
【００３３】
＜シリンダ＞
シリンダ２６は、下流側が開口して上流側には底部が設けられた有底筒状体からなり、保持部材３９によって保持されて流路中央部に配設されている。上述したように、シリンダ２６には可動体２５の円柱状部２５ａが挿入されている。また、後述するように第３連通管３３が接続される。
【００３４】
＜支持装置＞
支持装置２７は、可動体２５の下流側の小径円柱状部２５ｃを、該小径円柱状部２５ｃが流路方向に移動可能な状態で支持するものである。
なお、支持装置２７は、小径円柱状部２５ｃを軽くロックするように支持するのが望ましい。軽くロックするように支持するとは、所定の力以上の力が作用したときに移動でき、それ以下の力では移動できないように支持する状態をいう。さらには、小径円柱状部２５ｃのロック／アンロック状態を能動的に選択制御できるようにしても良い。
また、支持装置２７は、可動体２５の位置を検出する位置検出装置４１を備えている。
【００３５】
＜第１連通管＞
第１連通管２９は、ベンチュリ管３の上流側の流路と連通する管体である。連通する流路はベンチュリのど部よりも十分に流路断面積が大きく、第１流体の流速が小さい箇所が望ましい。第１連通管２９には、流路内から導出した流体の圧力を検出する第１圧力計１７が設けられている。
また、第１連通管２９設置位置における第１流体の温度を検出する温度計１９が設けられている。
【００３６】
＜第２連通管＞
第２連通管３１は、ベンチュリ管のど部３ａと連通する管体である。第２連通管３１には、ベンチュリ管のど部３ａから導出した流体の圧力を検出する第２圧力計２１が設けられている。
【００３７】
＜第３連通管＞
第３連通管３３は、流路内に配設されたシリンダ２６と連通する管体である。
【００３８】
＜切替弁＞
切替弁３５は、第１連通管２９、第２連通管３１及び第３連通管３３に接続されてこれら第１連通管２９、第２連通管３１、第３連通管３３との間にあって、第１連通管２９、第２連通管３１のいずれかと第３連通管３３とを選択的に連通させる機能を有している。
切替弁３５はアクチュエータによって作動する制御弁であり、図２に示すように、第１圧力計１７、第２圧力計２１の信号を入力して、この入力信号に基づいて切替弁３５の開閉制御を行う制御装置４３が設けられている。
【００３９】
以下においては、切替弁３５を第１連通管２９によって導出されるベンチュリ管３の上流側の流体の圧力ＰＡと、第２連通管３１によって導出されるベンチュリ管のど部３ａの圧力ＰＢとの差圧ΔＰに基づいて作動させる場合の動作説明をするが、この動作説明に先立って、ベンチュリ管のど部３ａを通過する流体の流速と、差圧ΔＰとの関係について説明する。
【００４０】
流体の圧縮性を無視し、流路の高低差、外部仕事、および摩擦損失がないものとすると、流体の全圧Ｐ０は動圧Ｐ１と静圧Ｐ２の和として表され、その値は保存される。
Ｐ０＝Ｐ１＋Ｐ２
動圧Ｐ１は流体の密度ρと流速Ｕを用いて
Ｐ１＝ρ×（Ｕ＾２）／２
と表され、流速の２乗に比例する。
従って、流速Ｕが小さいときには全圧Ｐ０はほぼ静圧Ｐ２と等しくなる。
Ｐ０≒Ｐ２
流速が大きくなると動圧Ｐ１が大きくなり、静圧Ｐ２は小さくなる。さらに、動圧Ｐ１は流速Ｕの２乗に比例するため、流速が大きくなると加速度的に大きくなる傾向にある。
流路断面積が大きい場所Ａ（例えば、ベンチュリ管３の上流の流路）では流速ＵＡが小さいため、静圧Ｐ２Ａは全圧Ｐ０Ａにほぼ等しく、また流速変化の影響も小さい。しかし、流路断面積が小さい場所Ｂ（例えば、ベンチュリ管のど部３ａ）では流速ＵＢが大きく、全圧Ｐ０Ｂ＝Ｐ０Ａのもとでは、動圧Ｐ１Ｂが大きくなる分、静圧Ｐ２Ｂは小さくなる。また流速変化の影響も大きい。
すなわち
Ｐ２Ａ≒Ｐ０Ａ
Ｐ２Ｂ＝Ｐ０Ｂ−Ｐ１Ｂ＝Ｐ０Ａ−Ｐ１Ｂ≒Ｐ２Ａ−ρ（ＵＢ＾２）／２
静圧差ΔＰ＝Ｐ２Ａ−Ｐ２Ｂ≒ρ（ＵＢ＾２）／２
となる。
第１連通管２９の接続を流路断面積が大きく流速の遅い箇所、第２連通管３１の接続をベンチュリ管３のど部とすることにより、その静圧差はベンチュリ管のど部３ａにおける流速ＵＢの関数で近似できる。逆に静圧差の値から流速ＵＢを導出可能となる。
なお、本明細書において用いている「圧力」もしくは「流体圧」という表現は、静圧のことを意味する。
このように、ベンチュリ管のど部３ａでの流速と、差圧ΔＰとの間には相関関係がある。したがって、前記両部位の差圧ΔＰを所定の値にするように制御することで、ベンチュリ管のど部３ａの流速を所定の値に制御することができる。
【００４１】
切替弁３５は、ＰＡとＰＢの差圧ΔＰが所定値になるように弁の開閉動作を行なう。例えば、流路を流れる流体の流量が減少し、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の流速が遅くなってＰＢが高くなると、ΔＰが小さくなる。その場合には、切替弁３５は、第１連通管２９と第３連通管３３を連通させるように動作する。これによって、圧力ＰＡの流体がシリンダ２６内に流入することになる。可動体２５に働く力を見ると、左からはシリンダ２６内の圧力ＰＡに押され、右側からはＰＡ〜ＰＢに変化する圧力の面積積分した力で押されることになる。ＰＡ＞ＰＢであり、かつ圧力が作用する投影面積は等しいので、可動体２５は図中右方向に移動する。可動体２５が右方向に移動すると、ベンチュリ管のど部３ａの流路断面積が小さくなり、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の流速が増す。そうすると、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の圧力が低下し、ΔＰが大きくなる。このようにして、ΔＰが所定値になれば、切替弁３５は第１連通管２９と第３連通管３３の連通を閉止する。
【００４２】
上記とは逆に、流路を流れる流体の流量が増加し、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の流速が速くなりＰＢが低くなると、ΔＰが大きくなる。その場合には、切替弁３５は、第２連通管３１と第３連通管３３を連通させるように動作する。これによって、シリンダ２６とベンチュリ管のど部３ａとが連通し、シリンダ２６内の流体が第２連通管３１側に流出してシリンダ２６内の圧力が低下するので、先ほどと逆の原理により可動体２５は図中左方向に移動する。可動体２５が左方向に移動すると、ベンチュリ管のど部３ａの流路断面積が大きくなり、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の流速が低下する。そうすると、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の圧力が大きくなり、ΔＰが小さくなる。このようにして、ΔＰが所定値になれば、切替弁３５は第２連通管３１と第３連通管３３の連通を閉止する。
【００４３】
＜流量演算装置＞
流量演算装置１１は、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体（天然ガスとＬＰＧの混合流体）の流量を演算する。具体的には、流量演算装置１１は、予め記憶されている可動体２５の位置とベンチュリ管のど部３ａの流路断面積との関係と、位置検出装置４１から入力される位置情報とに基づいてベンチュリ管のど部３ａの流路断面積Ｓを求める。流路断面積Ｓが求められると、流量演算装置１１は、実施の形態１で説明した式（１）に基づいてベンチュリ管３を流れる流量を演算する。
【００４４】
＜動作説明＞
次に上記のように構成された本実施の形態に係る熱量調整装置２３の動作を説明する。
例えば、二次側の都市ガス需要量が減少し、流路を流れる流体の流量が減少すると、ベンチュリ管のど部３ａにおける流速が減速する。ベンチュリ管のど部３ａでの流速が減少すると、ＬＰＧの微粒化が不十分となり、流体の混合が不十分となる。一方、ベンチュリ管のど部３ａでの流速を大きくしすぎると圧力損失が大きくなり望ましくない。
そこで、切替弁３５が、上述したように動作してベンチュリ管のど部３ａの流速を所定の流速に保つようにする。具体的には、切替弁３５が次のように動作する。ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の流速が低下すると、ＰＢが高くなり、ΔＰが小さくなる。ΔＰが小さくなって所定の値より小さくなると、制御装置４３は切替弁３５に対して第１連通管２９と第３連通管３３を連通させるように制御する。これによって、圧力ＰＡの流体がシリンダ２６内に流入して、可動体２５が図中右方向に移動する。可動体２５が右方向に移動すると、ベンチュリ管のど部３ａの開口面積が小さくなり、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の流速が増し、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の圧力が低下してΔＰが大きくなる。このようにして、ΔＰが所定値になれば、切替弁３５は第１連通管２９と第３連通管３３の連通を閉止する。
【００４５】
二次側の都市ガス需要量が増加した場合、上記とは逆に、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の流速が速くなりＰＢが低くなって、ΔＰが大きくなる。その場合には、制御装置４３は切替弁３５に対して、第２連通管３１と第３連通管３３を連通させるように制御する。シリンダ２６内の流体が第２連通管３１側に流出することで、可動体２５は図中左方向に移動する。可動体２５が左方向に移動すると、ベンチュリ管のど部３ａの開口面積が大きくなり、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の流速が低下する。そうすると、ベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の圧力が大きくなり、ΔＰが小さくなる。このようにして、ΔＰが所定値になれば、切替弁３５は第２連通管３１と第３連通管３３の連通を閉止する。
【００４６】
また、可動体２５の動作時においても、流量演算装置１１によってベンチュリ管のど部３ａを流れる流体の流量が演算され、実施の形態１で述べたように適切な熱量に調整される。
【００４７】
以上のように、本実施の形態によれば、実施の形態１で述べた効果に加えて以下のような効果を奏することができる。
流路を流れる流量に応じてベンチュリ管のど部３ａの流路断面積を変えることができ、大きな流量変化があったときでも、混合に最適な流速に保持することができる。すなわち、ＬＰＧの微粒化・混合効果が得られ、かつ過度に圧力損失が大きくなりすぎない流速に保つことが可能となる。流速の適正値は実施ケースにより異なるが、概ね３０〜２００ｍ／ｓの範囲が望ましい。
【００４８】
また、本実施の形態においては、可動体２５の駆動を、流路内に配設したシリンダ２６へ流体の注入と排出によって行うようにしているので、流路外との摺動部がなく摺動面などに対するシールが不要となり、また別途動力が不要である。
しかも、可動体２５を作動させる作動流体が流路を流れる流体であることから、不純物の混入もなく、さらに、可燃性、腐食性、危険性を有する流体への適用が可能になる。
またさらに、外部に駆動源を設ける必要がないので、例えば駆動軸を流路に挿入する必要もなく、それ故に流路を曲げたりする必要もない。
【００４９】
［実施の形態３］
図３は本発明の実施の形態３に係る熱量調整装置４５を模式的に示す説明図である。図３において、図２と同一部分には同一の符号を付してある。
本実施の形態の熱量調整装置４５は、可動体２５を下流側に付勢する例えばバネなどの付勢手段４７を設けたものである。
付勢手段４７を設けることで可動体２５の駆動を円滑にすることができる。
【００５０】
本実施の形態の具体的な動作について説明する。
流路内に流体が流れていない場合、可動体２５は付勢手段４７によって下流側に押されて下流側でかつ流路を塞がないように位置している。この状態では、ベンチュリ管のど部３ａの流路断面積が小さいため、流路内に流体を流すと、ベンチュリ管のど部３ａでの流速が速くなり、ΔＰは大きくなる。このとき、切替弁３５が第２連通管３１と第３連通管３３を連通させるように動作し、この動作によってシリンダ２６内の圧力がＰＢと同じになり、可動体２５は図中左に向かう力を受け、可動体２５が付勢手段４７の付勢力に抵抗して図中左に移動する。そして、ΔＰが所定値になるところで、停止する。
【００５１】
このように、本実施の形態においては、可動体２５を下流側に付勢する付勢手段４７を設けたことにより、流路に流体が流れていない状態から流体を流し始める場合の動作をスムーズにすることができる。付勢手段４７の付勢力は上記動作を十分滑らかにできるよう選択するのはいうまでもない。
【００５２】
上記の実施の形態において、切替弁３５を制御装置４３によって開閉制御する例を示したが、切替弁の例としては、図４に示す熱量調整装置４８のように、ＰＡとＰＢの差圧ΔＰを所定値にするような自動圧力調整弁４９を用いることもできる。
このような自動圧力調整弁４９を用いれば別途弁を駆動するためのアクチュエータや該アクチュエータを制御する制御装置４３および弁駆動動力は不要となり、装置構成が簡単になる。
【００５３】
また、上記の実施の形態においては、ベンチュリ管のど部３ａの流速を所定の値にするために、ＰＡとＰＢの差圧ΔＰを所定値にするように可動体２５の位置制御を行なう例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、第１圧力計１７、第２圧力計２１、温度計１９の各情報を入力して、ベンチュリ管のど部３ａの流速を演算する流速演算装置を設け、該流速演算装置によって演算されるベンチュリ管のど部３ａの流速を所定値にするように可動体２５の位置制御を行なうようにしてもよい。
【００５４】
また、上記の実施の形態２、３においては、可動体２５を流路方向に移動させる手段として、流路内に設けたシリンダ２６内の圧力調整によって行うようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、可動体２５を駆動する手段として、例えばモータによって駆動するようにしてもよい。なお、実施の形態２、３で示したように、可動体２５の駆動をシリンダ２６内のガス圧力調整で行う場合においても、可動体２５の駆動を補助的に助けるために非常用の駆動装置を流路内に設けるようにしてもよい。これは、例えば流路に流体を流し始める状態で可動体２５の位置を所定位置に強制的に移動させたり、あるいはシリンダ２６内の圧力制御では可動体２５の移動ができなくなったりしたような緊急時のための手段である。この場合において、流体が可燃性のガスのような場合には、防爆型の駆動装置を設けるようにするのが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
流路を流れる流体にベンチュリ管を用いて他の流体を混合し、熱量調整された混合流体を製造する用途に適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１  熱量調整装置
３  ベンチュリ管
３ａ  ベンチュリ管のど部
５  ＬＰＧ供給管
７  第１熱量計
９  第２熱量計
１１  流量演算装置
１３  添加量演算装置
１５  ＬＰＧ供給装置
１７  第１圧力計
１９  温度計
２１  第２圧力計
２３  熱量調整装置
２５  可動体
２５ａ  円柱状部
２５ｂ  円錐状部
２５ｃ  小径円柱状部
２６  シリンダ
２７  支持装置
２９  第１連通管
３１  第２連通管
３３  第３連通管
３５  切替弁
３７  シール部材
３９  保持部材
４１  位置検出装置
４３  制御装置
４５  熱量調整装置
４７  付勢手段
４８  熱量調整装置
４９  自動圧力調整弁
【図１】
2010160672.tif 000003
【図２】
2010160672.tif 000004
【図３】
2010160672.tif 000005
【図４】
2010160672.tif 000006