(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
着臭剤を主要ガス配管の中へ注入し、該主要ガス配管内に主要ガス配管を通るガスの流量を測定する主流量計とガスの圧力を減じるレギュレータを配置した天然ガス着臭剤注入システムであって、
前記主要ガス配管の上流側部分に連通している流入口および前記主要ガス配管の下流側部分に連通している流出口を有し、前記レギュレータは流入口から流出口に流れるガスの圧力を減じ、該流出口におけるガスの圧力は前記主要ガス配管内のガスの圧力よりも高いバイパス配管と、
前記バイパス配管に配設されている着臭剤用タンクと、
前記バイパス配管に配設され、流体流れの流量を測定し、通過する流体の流量特性を測定して流体の流量信号を生成する流量計と、
前記バイパス配管に配設されている制御弁と、
前記流量計および前記制御弁に通信可能に接続され、前記主流量計からの流量信号を受信する入力を含むコントローラとを備えており、
前記コントローラは、前記バイパス配管内に配設された流量計から受信された流量信号と前記主流量計から受信された主要ガス配管を通るガスの流量信号とを比較することによって制御弁を操作するようにプログラミングされている、天然ガス着臭剤注入システム。
【請求項２】
前記流量計がコリオリタイプ流量計であり、前記流体の流量信号が、前記流量計を通って流れる前記流体の流量の質量に対応するようにさせられている、請求項１記載の天然ガス着臭剤注入システム。
【請求項３】
前記制御弁がソレノイド弁である、請求項２記載の天然ガス着臭剤注入システム。
【請求項４】
前記流量計および前記制御弁が一体式のユニットである、請求項３記載の天然ガス着臭剤注入システム。
【請求項５】
前記制御弁が、前記バイパス配管の前記流量計の上流側に位置に設けられてなる、請求項４記載の天然ガス着臭剤注入システム。
【請求項６】
前記制御弁が、前記バイパス配管の前記流量計の下流側の位置に設けられてなる、請求項４記載の天然ガス着臭剤注入システム。
【請求項７】
前記着臭剤用のタンクから流出する流体が、液体とガスとのうちの1つである、請求項１記載の天然ガス着臭剤注入システム。
【請求項８】
前記着臭剤用のタンクの下流側の前記バイパス配管に配置されている逆止弁をさらに備えてなる、請求項６記載の天然ガス着臭剤注入システム。
【請求項９】
着臭剤を主要ガス配管の中へ注入する天然ガス着臭剤注入システムを用いて天然ガスを着臭する方法であって、該主要ガス配管内に主要ガス配管を通るガスの流量を測定する主流量計とガスの圧力を減じるレギュレータを配置し、前記天然ガス着臭剤注入システムは前記主要ガス配管の上流側部分に連通している流入口および前記主要ガス配管の下流側部分に連通している流出口を有する方法において、
前記レギュレータを用いて、前記流入口における第１の圧力から前記流出口における第２の圧力まで主要ガス流の圧力を減圧する工程と、
前記流入口の前記主要ガス流を分岐させて、第２のガス流を形成する工程と、
前記主要ガス配管内を前記レギュレータから前記流出口まで流れるガスの流量を測定する工程と、
測定されたガスの流量をコントローラに通知する工程と、
前記第２のガス流を着臭剤で着臭する工程と、
着臭された前記第２のガス流の流量を測定する工程と、
着臭された前記第２のガス流の流量を前記コントローラに通知する工程と、
着臭された前記第２のガス流の流量信号と前記流出口における主要ガス流の流量信号との比較に基づいて、前記流出口の前記主要ガス流に向かう着臭された前記第２のガス流を前記コントローラにより制御して、主要ガス流の適切な着臭を確実にする工程と
を含んでいる、天然ガスを着臭する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に天然ガス着臭剤注入システムに関するものであり、さらに詳細には、流量計制御装置を用いた天然ガス着臭剤注入システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、本明細書で参照することにより援用される、２００４年１月２０日に出願された同時継続中の米国仮出願第６０／５３７，５７２号に基づき優先権を主張する出願である。
【０００３】
従来の天然ガス着臭剤注入システムは、低流量の天然ガスの需要の場合には小型のバイパスシステムを用い、高流量の用途の場合にはポンプベースのシステムを用いていた。バイパスシステムの利点は安価であるということである。バイパスシステムの欠点は、レンジアビリティが限られ、天然ガスの流量が著しく増加した場合には着臭不足になり、天然ガスの流量が著しく減少した場合には着臭過剰になる。また、バイパスシステムでは、運転する上で、制御弁、レギュレータまたは他の圧力降下ステーションの作動の如き配管を減圧することおよび着臭剤格納タンクを加圧することが必要となる。ポンプベースのシステムは、幾分高いレンジアビリティを有し、運転する上で圧力差または格納タンクの加圧を必要としないものの、非常に高価であり、信頼性に問題が生じる可能性がある。したがって、搭載コストが問題となるような低流量および低圧力の用途においてはバイパスシステムが用いられ、着臭剤注入速度の制御が重要であるとともに、大規模な高圧格納タンクのコストがポンプベースのシステムの高いコストの影響を弱めるような高流量および高圧力の用途においてはポンプが用いられている。
【０００４】
近年、中間流量および低流量／中間圧力および低圧力の用途における代替システムとなる、圧力式注入機構を備えた天然ガス着臭剤注入システムが導入されてきた。バイパスシステムと同様に、これらのシステムでは、運転する上で、圧力差および格納タンクの加圧が必要となる。このことは、非常に高圧での圧送用途においては、ポンプベースのシステムと比べると欠点となる。圧力式注入システムでは、注入速度の制御にソレノイド弁が用いられる。開弁されている期間（ｄｕｒａｔｉｏｎｏｆ ｖａｌｖｅ ｏｐｅｎｉｎｇ）および開弁間の滞留時間（ｄｗｅｌｌ ｔｉｍｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｏｐｅｎｉｎｇｓ）を制御することができる。このことにより、ポンプベースのシステムおよびバイパスシステムと比較して主要な利点となる優れたレンジアビリティが実現される。また、ソレノイド弁は、ポンプに比べ、本来的により高い信頼性がある。しかしながら、バイパスシステムは、低価格であるという理由で、非常に低流量の用途において依然として適性を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧力式注入システムの主要な問題は、注入速度を監視し、ソレノイドのタイミングを再校正するために校正されたシリンダを用いているということである。このことにより、システムが幾分大型かつ複雑になっている。また、圧力式注入システムでは、校正／注入シリンダが再充填される毎に、着臭剤により高飽和された少量の天然ガスを大気中に放出することが必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に記載の方法およびデバイスに対して、さまざまな変形および他の構成を加えることが可能であるものの、例示的な実施形態が図面に示され、以下にその詳細を説明する。しかしながらいうまでもなく、本発明を特定の形態に限定することを意図しているのではなく、開示および添付されたクレームの精神および範疇に該当するすべての変形、他の構成および均等物を網羅することを意図している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に記載の天然ガス着臭剤注入システムは、一般的に、本来無臭の天然ガスを着臭するために用いられる。基本的に、天然ガスの着臭は、無臭の天然ガスを主要ガス配管からバイパスし、次いで、液体状着臭剤によってその天然ガスを着臭しおよび／または無臭の天然ガスを用いて着臭剤を加圧して、着臭された天然ガスおよび／または着臭剤を主要ガス配管に注入し戻すことにより達成されうる。
【０００８】
ここで、図面、とくに図１を参照すると、本発明の教示に従って構築されるような天然ガス着臭剤注入システムが参照番号２０により包括的に示されている。図示されているように、一つの実施形態にかかる天然ガス着臭剤注入システムは、タンク２４と、制御弁２６と、第一の流量計２８と、コントローラ３０とを有するバイパス配管２２を備えている。
【０００９】
図１に示されているように、バイパス配管２２は、当該バイパス配管２２の流入口３４で主要ガス配管３２と連通されてもよいし、当該バイパス配管２２の流出口３６で再び主要ガス配管３２と連通されてもよい。主要ガス配管３２は、流入口３４において、６０ｐｓｉ（ポンド／立法インチ）〜１５００ｐｓｉの範囲に及びうる圧力を有する無臭の天然ガスを含んでいる。しかしながら、簡潔性および明確性の理由により、本明細書では、天然ガス着臭剤注入システム２０を、流入口３４における無臭ガス配管の圧力が約５００ｐｓｉである環境下で運転しているものとして記載する。
【００１０】
着臭されたガスおよび／または着臭剤を、バイパス配管２２の流出口３６において主要ガス配管３２の中に注入することが確実にできるよう、流出口３６におけるバイパス配管２２の圧力が流出口３６における主要ガス配管３２の圧力よりも高くなければならない。主要ガス配管３２とバイパス配管２２との間の上述の圧力差は複数の方法で達成されうる。たとえば、図１に示されているように、主要ガス配管３２の圧力が、レギュレータ３８により、バイパス配管２２の流入口３４とバイパス配管２２の流出口３６との間で低下されてもよい。レギュレータ３８は、それに限定するわけではないが、差圧レギュレータおよび定圧レギュレータを含みうるし、第一の圧力を第二の圧力に低下させることができるいかなるタイプのレギュレータであってもよい。この例示的な実施形態においては、レギュレータ３８は、主要ガス配管３２の圧力がレギュレータ３８のあとにおいて約３００ｐｓｉであるように、約３００ｐｓｉに設定された定圧レギュレータでありうる。したがって、流出口３６におけるバイパス配管２２の圧力は約５００ｐｓｉであり、流出口３６におけるバイパス配管２２の圧力は約３００ｐｓｉであり、これによって、適切な圧力差を形成し、着臭されたガスおよび／または着臭剤を流出口３６から主要ガス配管３２の中へ確実に注入できる。
【００１１】
または、他の実施形態の例では、図２に示されているように、バイパス配管２２が、主要ガス配管３２とともに、圧力変化を受けてもよく、さらに具体的にいえば、圧力降下を受けてもよい。たとえば、図２に示されているように、流入口３４と流出口３６との間のバイパス配管２２にレギュレータ４０が配設されてもよい。このレギュレータ４０は、前記レギュレータ３８とほぼ同一であってもよいし、または、第一の圧力を第二の圧力に減少させることができる他のいかなるタイプのレギュレータであってもよい。この例示の実施形態では、レギュレータ４０は、バイパス配管２２の圧力がレギュレータ４０のあとにおいて約４００ｐｓｉであるように、約４００ｐｓｉに設定された定圧レギュレータでありうる。したがって、流出口３６におけるバイパス配管２２の圧力は約４００ｐｓｉであり、流出口３６における主要ガス配管３２の圧力は約３００ｐｓｉであり、これによって、適切な圧力差を形成し、着臭されたガスおよび／または着臭剤を流出口３６から主要ガス配管３２の中へ確実に注入できる。
【００１２】
図１、図２、図３および図４に示されているように、タンク２４は着臭剤を収容している。この着臭剤は、この例示的な実施形態では、液体状で蓄えられ、天然ガスを着臭しうる。さらに具体的にいえば、図３に示されているように、無臭のガスが、流入口４２を通ってタンク２４の中に入り、着臭剤の中を泡を立てながら通過することにより着臭剤で飽和されるかまたは他の方法で飽和され、そのあと、着臭されたガスとして流出口４４を通ってタンク２４から出るようになっている。または、図４に示されているように、無臭のガスが流入口４２を通ってタンク２４の中に流入することで、タンク２４内に圧力を加えうる。タンク２４内の無臭ガスの圧力により、着臭剤が、流出口４４を通ってタンク２４からガス無しで流出する。しかしながら、流出口４４を通ってタンク２４から流出する着臭剤の状態は、前記の実施形態を組み合わせたものであってもよい。たとえば、タンク２４から流出する着臭剤は、すべてがガス状であってもよいし、液体状であってもよいし、または、これらの混合したものであってもよい。したがって、流出口４４を通ってタンク２４から流出する着臭剤は、一部がガスであるとともに一部が液体であってもよい。
【００１３】
図２を再び参照すると、主要ガス配管３２に再流入するまえの着臭剤は、制御弁２６および流量計２８を通過しうる。制御弁２６は、液体状および／またはガス状の流体の流量を調整することができるいかなるタイプの弁であってもよい。たとえば、制御弁２６は、指定の期間にわたって開いたり閉めたりすることができるソレノイド弁であってもよいし、または、徐々に開いたり閉めたりすることができるものであってもよい。さらに、この例示的実施形態のように、制御弁２６は、コントローラ３０に通信可能に結合されてもよく、さらに具体的にいえば、ハードワイヤ技術および／または無線技術を通じて通信可能に結合されてもよい。
【００１４】
流量計２８は、液体状および／またガス状の流体の流量を計測することができるいかなるタイプの流量計であってもよい。たとえば、流量計２８は、それらに限定するわけではないが、コリオリタイプ流量計、渦タイプ流量計、タービンタイプ流量計、可変領域タイプ流量計、電磁石タイプ流量計および超音波タイプ流量計を含む複数のタイプの流量計のうちの一つであってもよい。使用する流量計のタイプに応じて、流体の一または複数の変数を測定しうる。この例示的な実施形態では、コリオリタイプ流量計２８は、液体状の着臭剤がそこを通過するときの液体状の着臭剤の質量を測定している。さらに具体的にいえば、流量計２８は、着臭剤のコリオリ力の変化量を解析することにより流量を測定している。このコリオリ力は、回転する基準フレーム内を移動している質点に生じる。この回転は、外方向の角加速度を生じさせ、この角加速度が線形速度と演算され、コリオリ力が求められる。着臭剤の質量の場合、コリオリ力は、その流体の質量流量に比例する。さらに、流量計２８は、コントローラ３０に通信可能に結合されてもよく、さらに具体的には、ハードワイヤ技術および／または無線技術を通じて通信可能に結合されてもよい。
【００１５】
図２に示されているように、第二の流量計４６は、バイパス配管２２および／または第一のレギュレータ３８の流入口３４とバイパス配管２２の流出口３６との間の位置に設けられうる。流量計２８と同様に、第二の流量計４６は、それらに限定するわけではないが、コリオリタイプ流量計、渦タイプ流量計、可変領域タイプ流量計、電磁石タイプ流量計および超音波タイプ流量計を含む複数のタイプの流量計のうちの一つであってもよい。使用する流量計のタイプに応じて、流体の一または複数の変数を測定しうる。この例示的な実施形態では、流量計４６は、当該流量計４６を通過して流れる無臭の天然ガスの容積流量を測定している。
【００１６】
図５に示されているように、コントローラ３０は、プログラムメモリ５２と、マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサ（ＭＰ）５４と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５６と、入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路５８とを備えており、これらはすべて、アドレス／データバス６０を通じて相互に接続されている。いうまでもなく、一つのマイクロプロセッサ５４のみが示されているが、コントローラ３０は、さらなるマイクロプロセッサを備えていてもよい。同様に、コントローラ３０のメモリは、複数のＲＡＭ５６と複数のプログラムメモリ５２とを備えていてもよい。Ｉ／Ｏ回路５８が単一のブロックとして示されているが、いうまでもなく、Ｉ／Ｏ回路５８は、複数の異なるタイプのＩ／Ｏ回路を備えていてもよい。
【００１７】
これに加えておよび／またはこれに代えて、コントローラ３０は、プログラム可能なロジックコントローラ（「ＰＬＣ」）であってもよいし、または、制御弁２６、第一の流量計２８および／もしくは第二の流量計４６を動作状態、非動作状態および／もしくは制御することができるいかなるタイプの機械的および／もしくは電気的なデバイスであってもよい。
【００１８】
上述の例示的な実施形態は、さらなるまたは他の特徴を達成および／または形成するために、複数の変形を付与されうる。たとえば、天然ガス着臭剤注入システム２０内のさまざまな構成部品の位置は、著しく変更されてもよいし、および／または、少しばかりずらされてもよい。たとえば、図７において、レギュレータ４０が、タンク２４の前側または後側の位置に設けられてもよいし、同様に、流量計２８および／または制御弁２６がタンク２４の前側または後側の位置に設けられてもよい。同様に、制御弁２６は、流体の流れ方向に沿って流量計２８の後側の位置に設けられる必要がなく、図６に示されているように、流量計２８の前側のいずれの位置に設けられてもよい。また、天然ガス着臭剤注入システム２０は、バイパス配管２２に沿った位置に設けられる一または複数の逆止弁６２（図７）の如き構成部品をさらに備えてもよい。図７に示されているように、逆止弁６２を、制御弁２６とバイパス配管２２の流出口３６との間の位置に設けることで、主要ガス配管３２からの無臭のガスがバイパス配管２２の流出口３６を通ってバイパス配管２２に入って来ないようにしてもよい。
【００１９】
図８には、天然ガス着臭剤注入システム２０を運転する方法が、フローチャートにより示されている。このような例示的な実施形態の運転は、ブロック１０２において、第一の圧力を有する無臭の天然ガスを保持している主要ガス配管３２を提供することにより開始されうる。ブロック１０４では、主要ガス配管３２からの無臭の天然ガスが、流入口３４においてバイパス配管２２の中にバイパスされ、制御が、ブロック１０６に移動されうる。ブロック１０６では、バイパス配管２２の圧力がレギュレータ４０などにより第二の圧力まで減圧されうる。ブロック１０８では、天然ガスを着臭剤入りのタンク２４に入れることで、タンク２４を加圧し、着臭剤を、タンク２４からバイパス配管２２の流出口３６の方向に向かって移動させる。これに代えてまたはこれに加えて、ブロック１１０では、天然ガスは、タンク２４に入り、着臭剤で飽和され、次いで、この飽和された天然ガスは、タンク２４からバイパス配管２２の流出口３６の方向に向かって移動される。ブロック１１２では、ブロック１０８からの着臭剤の流量および／またはブロック１１０からの飽和されたガスの流量が求められ、制御が、ブロック１１４に移動されうる。ブロック１１４では、ブロック１１２において求められた流量がコントローラ３０に送信され、制御が、ブロック１２２へ移動されうる。
【００２０】
ブロック１１６では、主要ガス配管３２内の無臭の天然ガスは、第二の圧力よりも小さな第三の圧力まで、レギュレータ３８などにより減圧されうる。ブロック１１８では、ブロック１０２および／またはブロック１１６からの無臭のガスの流量が求められ、制御が、ブロック１２０へ移動されうる。ブロック１２０では、ブロック１１８で求められた流量が、コントローラ３０へ送信され、制御が、ブロック１２２へ移動されうる。
【００２１】
ブロック１２２では、コントローラ３０は、ブロック１２２とブロック１２０において求められた情報を比較しうるし、さらに具体的にいえば、ブロック１１８で求められた天然ガスの流量をブロック１１２で求められた着臭剤の流量および／または飽和されたガスの流量と比較しうる。この例示的な実施形態では、ブロック１１８において求められた流量は、１，０００，０００標準立方フィート／時間でありうるし、ブロック１１２において求められた流量は１ポンド／時間でありうる。このあと、制御がブロック１２３へ移動されうる。ブロック１２３では、主要ガス配管３２内の天然ガスがバイパス配管２２内の着臭剤により適切に着臭されているか否かを判別するために、流量がコントローラ３０によって解析される。たとえば、コントローラ３０が、１，０００，０００標準立方フィートの天然ガスに対して１００万分の一（ｐｐｍ）ポンドの液体状の着臭剤を含有する着臭済のガスを得るようにプログラミングされている場合、コントローラ３０は、決定菱形図１２４において、ブロック１１８およびブロック１１２で求められた比または流量から主要ガス配管３２内の天然ガスが適切に着臭されており、コントローラによる何らのアクションも取らないということを決定しうる。このあと、制御はブロック１２２へ移動される。
【００２２】
しかしながら、ブロック１１８において求められた流量が２，０００，０００標準立方フィート／時間であり、ブロック１１２で求められた流量が１ポンド／時間である場合、コントローラ３０は、決定菱形図１２４において、ブロック１１８において求められた比または流量がブロック１１２において求められた流量と比較して大き過ぎると決定しうる。したがって、コントローラ３０は、決定菱形図１２４において、制御をブロック１２６へ移動することで、制御弁２６を開弁またはさらに開弁し、１，０００，０００標準立方フィートの天然ガスに対して１００万分の１（ｐｐｍ）ポンドの液体状の着臭剤という量を達成しうる。そのあと、制御はブロック１２２へ移動されうる。
【００２３】
同様に、ブロック１１８において求められた流量が５００，０００標準立方フィート／時間であり、ブロック１１２において求められた流量が１ポンド／時間である場合、コントローラ３０は、決定菱形図１２４において、ブロック１１８において求められた比または流量がブロック１１２において求められた流量と比較して小さ過ぎると決定しうる。したがって、コントローラ３０は、決定菱形図１２４において、制御をブロック１２６へ移動することで、制御弁２６を閉弁またはさらに閉弁し、１，０００，０００標準立方フィートの天然ガスに対して１ポンドの液体状の着臭剤という量を達成しうる。そのあと、制御はブロック１２２へ移動されうる。
【００２４】
本発明は、具体的な実施形態を開示しているが、これらは、例示のみを意図したものであり、本発明の限定を意図したものではない。当業者にとって明らかなように、開示された実施形態に対して、本発明の精神および範疇から逸脱することなく変形、追加または削除を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の教示の一つの例に従って構築された天然ガス着臭剤注入システムを示す概略図である。
【図２】天然ガス着臭剤注入システムの他の例を示す概略図である。
【図３】図２の天然ガス着臭剤注入システムに用いられるタンクの一つの例を示す概略図である。
【図４】図２の天然ガス着臭剤注入システムに用いられるタンクの他の例を示す概略図である。
【図５】図２の天然ガス着臭剤注入システムに用いられるコントローラの一つの例を示す概略図である。
【図６】天然ガス着臭剤注入システムの他の例を示す概略図である。
【図７】天然ガス着臭剤注入システムのさらに他の例を示す概略図である。
【図８】図２の天然ガス着臭剤注入システムの動作の一つの例を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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