(57)【要約】【課題】自動で有機性ガスと空気との混合ガス中の空気を検出し、混合ガスから空気を除去する装置を提供する。【解決手段】貯留部１の混合ガスの温度に基づいて飽和圧力値を計算し、該飽和圧力値に余裕値を加えた圧力閾値を求め、貯留部１内の圧力値が該圧力閾値より大きい場合、混合ガスに空気が混入したことを検知する。この検知後、制御部５は、圧力容器２に混合ガスを加圧導入して混合ガス中の有機性ガスを凝縮し、希薄混合ガスを生成する。次いで、膜ユニット３の供給側に希薄混合ガスを導入して、透過側に希薄混合ガス中の有機性ガスを回収し、残りのガスを本装置外に排出する。
2013057956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性ガスと空気との混合ガスから空気を除去する混入空気除去装置において、前記混合ガスを貯留する貯留部と、
圧力容器と、
前記圧力容器内の圧力を計測する第１圧力計と、
前記貯留部から前記圧力容器へ前記混合ガスを送るポンプと、
前記貯留部と前記ポンプとを接続する第１配管と、
前記ポンプと前記圧力容器とを接続する第２配管と、
空気より有機性ガスの透過速度の大きいガス分離膜を備えた膜ユニットと、
前記膜ユニットの供給ガス導入口と前記圧力容器とを接続する第３配管と、
第３配管に設けられた第１弁と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１弁を閉じた状態で前記ポンプを作動させて、前記第１圧力計の計測値が設定上限値に到達するまで前記圧力容器に前記混合ガスを供給し、前記設定上限値を超えた場合に前記第１弁を開いて前記混合ガスを前記膜ユニットに供給する制御を行うことを特徴とする混入空気除去装置。
【請求項２】
前記膜ユニットの供給ガス排出口に接続した第４配管と、
前記第４配管に備えた圧力調節器と、
前記膜ユニットの供給側の圧力を計測する第２圧力計を備え、
前記制御部は、前記第２圧力計の値が供給側圧力目標値に近づくように前記第１弁の開度を制御することを特徴とする請求項１に記載の混入空気除去装置。
【請求項３】
前記膜ユニットの透過側から前記ポンプの入口に連通する第５配管を備えていることを特徴とする請求項２に記載の混入空気除去装置。
【請求項４】
前記膜ユニットの透過側の圧力を計測する第３圧力計と、
前記第５配管に備えた第２弁と、
前記第１配管に備えた第３弁を備え、
前記制御部は、前記第３弁を閉じ、前記第２圧力計の圧力値と前記第３圧力計の圧力値との差が前記膜ユニットの許容差圧限界以下になる様に前記第２弁の開度を制御することを特徴とする請求項３に記載の混入空気除去装置。
【請求項５】
前記第２配管に第１凝縮器を備えていることを特徴とする請求項１に記載の混入空気除去装置。
【請求項６】
前記圧力容器内の液相部の液位を計測する液位計と、
前記圧力容器下部と前記貯留部を接続する第６配管と、
前記第６配管に備えた第４弁と
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の混入空気除去装置。
【請求項７】
空気供給部と、
前記空気供給部と前記圧力容器との間を接続する第７配管と、
前記第７配管に備えた第５弁と
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の混入空気除去装置。
【請求項８】
前記貯留部内の圧力を計測する第４圧力計と、
前記貯留部内の温度を計測する温度計を備え、
前記制御部は、前記温度計の温度に基づいて算出された前記有機性ガスの飽和蒸気圧値に余裕値を加えた圧力閾値を計算し、前記第４圧力計の圧力値が前記圧力閾値以上の場合は前記貯留部に空気が混入していることを検知することを特徴とする請求項１に記載の混入空気除去装置。
【請求項９】
前記膜ユニットの供給側から排出された残余のガスを燃焼する燃焼器と、
空気供給部と、
前記空気供給部と前記燃焼器との間を接続する第８配管と、
前記第８配管に備えた第６弁を備え、
前記制御部は、前記第２圧力計の出力信号に基づいて前記第６弁の開度を制御することを特徴とする請求項２に記載の混入空気除去装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の混入空気除去装置と、
蒸発器と、タービンと、第２凝縮器、および、循環ポンプとを接続する媒体循環流路とを備え、
前記貯留部が、媒体循環流路に接続されていることを特徴とする発電装置。
【請求項１１】
前記膜ユニットの透過側または前記第５配管から、前記第２凝縮器の入口に接続された第９配管と、
前記第９配管に備えた第７弁と、
前記第２凝縮器の入口の圧力を測定する第５圧力計を備え、
前記制御部は、前記第２圧力計の圧力値が前記第５圧力計の圧力値より大きい場合、前記第７弁を開くことを特徴とする請求項１０に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性ガスに混入した空気を除去する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の蒸気タービンを用いた地熱発電で活用されてこなかった低温熱源から熱エネルギーを回収し発電する低沸点媒体を用いた発電装置は、最近エネルギー回収装置として特別に注目されている（特許文献１参照）。【０００３】
従来の低沸点媒体を用いた発電装置の基本的系統図を図４に示す。この発電装置は、蒸発器１００で水よりも低沸点の媒体と熱源との間で熱交換を行いこの媒体を蒸発させ、この媒体蒸気でタービン１０１を回転させ、その回転力で発電機１０２を作動させて電力を得る。タービンを出た媒体は第２凝縮器１０３で凝縮され循環ポンプ１０４で予熱器１０５を経由して再び蒸発器１００に送られ、上記のサイクルが繰り返される。【０００４】
一般に、蒸気圧が高い（すなわち、沸点が低い）媒体を使用すると蒸発器での気化は容易であるが、凝縮器での凝縮が難しくなる。逆に、蒸気圧が低い（すなわち、沸点が高い）媒体を使用すると気化が難しくなるが、凝縮が容易になる。さらにタービン仕事効率の観点から、使用される媒体は、タービン入口と出口のエンタルピー差（熱落差）がなるべく大きくなる媒体が選定される。例えば、地熱熱源温度１３０〜１４０℃、冷却源温度１５℃〜３０℃の条件で使用される天然媒体としてはｎ−ペンタン(ｎＣ５Ｈ１２)が主に利用されている。【０００５】
凝縮器の冷却源は一般に循環冷却水または大気であるので、冬と夏では冷却源の温度が大幅に異なる。そのため、凝縮器が夏季に必要とされる冷却能力に基づいてのみ設計された場合、冬季に冷却源温度が低下すると、凝縮器の冷却能力が一段と増強される。【０００６】
しかし、図３に示すように、ｎ−ペンタンの蒸気圧は３６℃以下になると１０１ｋＰａ以下になる為、冬季に凝縮器出口の温度が３６℃以下になると媒体流路は大気圧以下になる場合がある。そうなると、凝縮器本体及びその接続配管の各種の継手またはタービンの軸のメカニカルシール部分などから媒体流路へ空気が混入する可能性があり、空気混入によりタービン出口圧力が上昇し効率の低下をきたす。
そこで、発電に関係する装置において媒体に混入する空気を除去する装置として、下記特許文献２から６が知られている。【０００７】
特許文献２には、低沸点媒体の代わりに水を使用するバイナリー発電装置において、復水器の排出水から空気を抽出するための空気抽出装置を備えた装置が開示されている。
特許文献３には、高沸点媒体と低沸点媒体とを混合してなる作動流体が、当該作動流体の溶液を加熱して蒸気を発生する蒸気発生器と、蒸気発生器から供給された蒸気により駆動する蒸気タービンと、蒸気タービンから排出された蒸気を冷却して溶液に復水させる復水器と、復水器から供給された溶液を蒸気発生器に供給する供給ポンプとの順に夫々を循環する動力サイクル回路を備えた動力システムであって、動力サイクル回路における復水器で起り得る最低圧力が大気圧近傍圧力となるように、復水器での作動流体の低沸点媒体の濃度が決定されている動力システムが開示されている。【０００８】
特許文献４には、内部にピストンを備えたチャンバーを凝縮器の上部に備え、チャンバーのピストン下方の空間と凝縮器の間を接続するバルブと、壁を介してチャンバー下部を冷却材で冷却する冷却手段と、チャンバー下部に接続された排出バルブを備えている装置が開示されている。【０００９】
特許文献５，６には、凝縮器の上部に密閉されたチャンバーを備え、このチャンバーは、チャンバー内を上部と下部に分ける可動のダイアフラムを備え、凝縮器とチャンバー下部の間に直列に配置された２つの流量制御バルブと、壁を介してチャンバー下部を冷却材で冷却する冷却手段と、チャンバー下部に接続された排出バルブを備えている装置が開示されている。【００１０】
特許文献７には、供給ラインからの凝縮性有機蒸気含有ガスを圧縮機と冷却器とにより圧縮冷却して有機蒸気を液化回収し、不凝縮ガスを圧縮冷却状態のままガス分離膜モジュ−ルに導いて有機蒸気濃縮ガスと有機蒸気希釈ガスとに分離し、有機蒸気濃縮ガスを上記の供給ラインに戻すと共に有機蒸気希釈ガスの有機蒸気濃度を測定しつつ該有機蒸気希釈ガスを排出し、その有機蒸気濃度に応じて上記圧縮機による圧縮圧力または冷却器による冷却温度を制御することを特徴とする有機蒸気含有排ガスの処理方法が開示されている。【００１１】
特許文献８、９、１０には、有機蒸気を膜に透過させて濃縮回収するガス分離膜モジュールとしてシリコーンゴム系ポリイミド複合膜の事例が開示されている。
上記特許文献９には、有機蒸気を含有した排ガスを圧縮機により加圧して冷却器に導き、該冷却器において有機蒸気を凝縮回収し、有機蒸気回収後の低濃度ガスをガス分離膜モジュールに導いて分離処理し、有機蒸気濃縮ガスを圧縮機の入口側に戻すと共に有機蒸気希釈ガスを大気に放出することを特徴とする有機蒸気含有排ガスの処理方法が開示されている。【００１２】
上記特許文献１０には、有機溶剤蒸気を含む混合気体を選択透過性膜モジュールに供給して透過・濃縮し、この濃縮気体を冷却・凝縮して有機溶剤を液相で回収する方法において、上記の冷却・凝縮過程における非凝縮気体の有機溶剤濃度を上記膜モジュールにおける非透過気体の有機溶剤濃度よりも高くし、その非凝縮気体を上記の混合気体供給側に戻し、膜モジュールにおける非透過気体を排出することを特徴とする有機溶剤蒸気の回収処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭６２−２６３０４号公報
【特許文献２】特開２００３−１２０５１３号公報
【特許文献３】特開２００７−２６２９０９号公報
【特許文献４】米国特許５，１１９，６３５号公報
【特許文献５】米国特許５，１１３，９２７号公報
【特許文献６】米国特許５，４８７，７６５号公報
【特許文献７】特開平７−４７２２２号公報
【特許文献８】特開平４−２１９１１３号公報
【特許文献９】特開平４−１８０８１１号公報
【特許文献１０】特開平３−５６１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記特許文献２は、媒体に水を用いているために、熱源が１００℃以上でなければならず、より低温の熱源を用いることができないという課題があった。
上記特許文献３は、冬季に復水器で起こりうる最低圧力が大気圧近傍圧力になるように低沸点媒体の濃度が決定されているので、夏季の復水器の圧力が高くなり、発電効率が低下するという課題があった。【００１５】
上記特許文献４，５，６は、媒体から空気を除去する装置が開示されているが、その装置の作動タイミングは、２０分毎に定期的に作動させる例を挙げているに過ぎないため、必要以上に空気除去動作が行われて排出空気に随伴する媒体の損失量が多くなるという課題があった。【００１６】
上記特許文献７、８、１０は、膜の１次側に圧縮機を設けるだけでなく、２次側に真空ポンプを設けているので、設備のコスト、運転コストが高くなるという課題があった。
上記課題を鑑み、本発明は、有機性ガスと空気との混合ガスから空気を除去でき、装置外へ排出される有機性ガスの量を低減できる混入空気除去装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
有機性ガスと空気との混合ガスから空気を除去するために、本発明の混入空気除去装置は、前記混合ガスを貯留する貯留部と、圧力容器と、前記圧力容器内の圧力を計測する第１圧力計と、前記貯留部から前記圧力容器へ前記混合ガスを送るポンプと、前記貯留部と前記ポンプとを接続する第１配管と、前記ポンプと前記圧力容器とを接続する第２配管と、空気より有機性ガスの透過速度が大きく有機性ガスを選択透過するガス分離膜を備えた膜ユニットと、前記膜ユニットの供給ガス導入口と前記圧力容器とを接続する第３配管と、第３配管に設けられた第１弁と、制御部とを備え、前記制御部は、前記第１弁を閉じた状態で前記ポンプを作動させて、前記第１圧力計の計測値が設定上限値に到達するまで前記圧力容器に前記混合ガスを供給し、前記設定上限値を超えた場合に前記第１弁を開いて前記混合ガスを前記膜ユニットに供給する制御を行うものであることを特徴とする。【００１８】
このような構成によれば、膜ユニットの許容圧力限界に関わらず圧力容器内の圧力を高めることができる。圧力が高いほど、圧力容器内で液化する有機性ガスの量を増加できる。【００１９】
また、前記膜ユニットの供給ガス排出口に接続した第４配管と、前記第４配管に備えた圧力調節器と、前記膜ユニットの供給側の圧力を計測する第２圧力計を備え、前記制御部は、前記第２圧力計の値が供給側圧力目標値に近づくように前記第１弁の開度を制御することを特徴とする。膜ユニットの供給側圧力目標値は、膜ユニットの許容圧力値よりも低い値を任意に設定する。供給側圧力目標値は、より高い方が望ましい。【００２０】
このような構成によれば、膜ユニットの供給ガス側の圧力を一定に保つことができるので、膜ユニットの許容圧力限界に関わらず圧力容器内の圧力を高めることができる。【００２１】
また、前記膜ユニットの透過側から前記ポンプの入口に連通する第５配管を備えていることを特徴とする。
このような構成によれば、膜ユニットの透過側をポンプで吸引することができる。そうすると膜を透過する有機性ガスの移動速度を促進できる。【００２２】
また、前記膜ユニットの透過側の圧力を計測する第３圧力計と、前記第５配管に備えた第２弁と、前記第１配管に備えた第３弁を備え、前記制御部は、前記第３弁を閉じ、前記第２圧力計の圧力値と前記第３圧力計の圧力値との差が前記膜ユニットの許容差圧限界以下になる様に前記第２弁の開度を制御することを特徴とする。
このような構成によれば、制御部は、膜ユニットの透過側および供給側の各圧力に関して、膜ユニットの許容差圧限界以下を確保しながら、供給側と透過側との差圧を大きくするように第２弁を制御できる。【００２３】
また、前記第２配管に第１凝縮器を備えていることを特徴とする。
このような構成によれば、圧力容器に導入される混合ガス中の有機性ガスの液化を促進できる。【００２４】
また、前記圧力容器内の液相部の液位を計測する液位計と、前記圧力容器下部と前記貯留部を接続する第６配管と、前記第６配管に備えた第４弁を備えていることを特徴とする。【００２５】
このような構成によれば、圧力容器内に滞留した液化した有機性ガスを貯留部に戻すことができる。
また、空気供給部と、前記空気供給部と前記圧力容器との間を接続する第７配管と、前記第７配管に備えた第５弁を備えていることを特徴とする。【００２６】
このような構成によれば、空気供給部から圧力容器へ空気を供給して、圧力容器内の混合ガスの有機性ガス濃度を、膜ユニットの許容有機ガス濃度以下までに希釈することができる。【００２７】
また、前記貯留部内の圧力を計測する第４圧力計と、前記貯留部内の温度を計測する温度計を備え、前記制御部は、前記温度計の温度に基づいて算出された前記有機性ガスの飽和蒸気圧値に余裕値を加えた圧力閾値を計算し、前記第４圧力計の圧力値が前記圧力閾値以上の場合は前記貯留部に空気が混入していることを検知することを特徴とする。【００２８】
このような構成によれば、貯留部内の混合ガスに空気が混入したことを自動で検知できる。
また、前記膜ユニットの供給側から排出された残余のガスを燃焼する燃焼器と、前記空気供給部と前記燃焼器との間を接続する第８配管と、前記第８配管に備えた第６弁を備え、前記制御部は、前記第２圧力計の出力信号に基づいて前記第６弁の開度を制御することを特徴とする。【００２９】
このような構成によれば、空気供給部から燃焼器へ供給する空気流量を、第６弁の開度を調節すること制御するので、供給側から排出された残余のガスを完全燃焼できる。なお、この燃焼器、第８配管、および第６弁は、必須の構成ではない。【００３０】
また、前記混入空気除去装置を発電装置に備え、前記貯留部が、蒸発器と、タービンと、第２凝縮器と、循環ポンプとを循環する媒体循環流路に接続されていることを特徴とする。【００３１】
このような構成によれば、混合ガス流路の空気を自動で除去できるので発電装置の発電効率を向上できる。
また、前記発電装置において、前記膜ユニットの透過側または前記第５配管から、前記第２凝縮器の入口に接続された第９配管と、前記第９配管に備えた第７弁と、前記第２凝縮器の入口の圧力を測定する第５圧力計を備え、前記制御部は、前記第２圧力計の圧力値が前記第５圧力計の圧力値より大きい場合、前記第７弁を開くことを特徴とする。【００３２】
このような構成によれば、ポンプの負荷を低減でき、ポンプの消費電力を減らすことができる。
なお、本発明に用いられる有機性ガスとしては、沸点が水より低い有機性低沸点ガスを用いることが望ましい。例えば、ｎ−ペンタン、Ｒ１３４ａ、Ｒ２４５ｆａ、ＨＦＯ１２３４ｚｅなどを用いることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、混合ガスを圧力容器で圧縮し、圧縮されたガスを減圧調節する弁を介して膜ユニットに供給しているので、膜ユニットの許容圧力値に関わらず圧力容器の圧力を高くすることができ、圧力容器で凝縮される有機性ガスの量を増加できる。これにより、装置外へ排出される有機性ガスの量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例に係る装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る装置の作動シーケンス図である。
【図３】ｎ−ペンタンの飽和蒸気圧線図である。
【図４】従来の一般的な低沸点媒体を用いた発電装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、この発明の実施の形態について図に基づいて説明する。図１は、この発明の実施例に係る混入空気除去装置の構成を示す図である。
図１の第２凝縮器１０３は、図４の第２凝縮器１０３に相当する。貯留部１は、第２凝縮器１０３の出口側コレクタの上部に接続されており、貯留部１の温度を測定する温度計１０と、貯留部１の圧力を測定する圧力計１１が設置されている。貯留部１の上部とポンプ１８の入口は、配管Ｌ１で接続されている。ポンプ１８と圧力容器２は、配管Ｌ２で接続されている。配管Ｌ２の途中には、第１凝縮器２３を備えている。第１凝縮器２３は必須の装置ではないが、有機性ガスの凝縮を促進させるために設置することが望ましい。
【００３６】
圧力容器２は、第１圧力計６と液位計８が設置されている。配管Ｌ３は、圧力容器２の上部と、膜ユニット３の供給ガス導入口とを接続している。配管Ｌ３の途中に弁１３が設けられている。
【００３７】
配管Ｌ４は、膜ユニット３の供給ガス排出口と燃焼器４を接続している。配管Ｌ４の途中に弁１４と圧力調節器２４が設置されている。配管Ｌ４の弁１４と膜ユニット３との間の部分に、膜ユニット３の供給側（供給ガス流路側）の圧力を計測する圧力計７を備えている。
【００３８】
膜ユニット３の膜は、少なくとも空気の主成分である窒素および酸素より、有機性ガスを透過し易い分離膜を適宜選択して用いればよい。この分離膜の窒素や酸素の透過速度に対する有機性ガス透過速度が高いほど有機性ガスの回収率を向上できる。分離膜の材質としては、例えば、シリコーンゴムを用いることができる。分離膜の形状としては、内径１７０μｍ〜２００μｍ、外径２５０μｍ〜３６０μｍの中空糸膜を用いることができる。
【００３９】
圧力調節器２４は、膜ユニット３の供給側が大気に比べて加圧された状態にするために設置されている。圧力調節器２４は、例えば、オリフィスや減圧弁を用いることができる。
【００４０】
配管Ｌ８は、空気供給部１９と燃焼器４を接続している。配管Ｌ８の途中に弁１７が設置されている。
配管Ｌ５は、膜ユニット３の透過側とポンプ１８の入口側の配管Ｌ１に接続している。この接続部分と貯留部１との間の配管Ｌ１に弁１５が設置されている。
【００４１】
配管Ｌ５の途中に弁２１を備え、配管Ｌ５の弁２１と膜ユニット３の間の部分に、膜ユニット３の透過側（透過ガス流路側）の圧力を計測する圧力計２０を備えている。
配管Ｌ９は、配管Ｌ５から分岐して、前記第２凝縮器１０３の入口に接続されている。配管Ｌ９の途中に弁２５を備えている。なお、配管Ｌ９は、膜ユニット３の透過側から、前記第２凝縮器１０３の入口に接続することにしても良い。第２凝縮器１０３の入口側コレクタ部分の圧力を測定する圧力計２６を備え、圧力計７の圧力値が圧力計２６の圧力値より大きい場合、弁２５を開く。この際、膜の供給側と透過側との差圧が、膜の許容差圧限界を超えないように、弁２５の開度を制御することがより望ましい。
【００４２】
配管Ｌ６は、圧力容器２の下部と貯留部１を接続している。配管Ｌ６の途中に弁１２を備えている。圧力容器２内の凝縮した有機性ガスの液体は、配管Ｌ６を通して貯留部に戻り、さらに、貯留部に連通した混合ガス流路に戻される。なお、混合ガス流路と貯留部が連通する位置は、第２凝縮器１０３出口コレクタが望ましいが、この場所に限定されない。
【００４３】
配管Ｌ７は、空気供給部１９と圧力容器２を接続している。配管Ｌ７の途中に弁２２が設置されている。
制御部５は、温度計１０と圧力計１１、６、７、２０、２６と液位計８にそれぞれ信号線で接続されており、各計測機器からの信号はそれぞれ制御部５に入力される。また、制御部５は、弁１２、１３、１４、１５、１７、２１、２２、２５にそれぞれ電気配線で接続されており、各弁の開閉を制御している。さらに制御部５は、ポンプ１８と第１凝縮器２３を制御している。第１凝縮器２３は、ポンプ１８から供給される混合ガスを空冷する熱交換部を少なくとも備え、熱交換部に送風して強制空冷するためのファンをさらに備えているものがより望ましい。第１凝縮器２３の別の態様としては、積極的に冷却するためにペルチェ素子やヒートポンプを用いた冷凍機を備えていてもよい。
【００４４】
次に本装置の動作について説明する。図２は、本発明の実施例に係る混入空気除去装置の作動シーケンスの概要を示す図である。制御部５は、図２に示すように、空気混入検出工程Ｓ１、空気除去工程Ｓ２の順に実行し、その後、空気混入検出工程Ｓ１に戻る。なお、初期状態では、すべての弁は、閉じた状態である。
【００４５】
まず、空気混入検出工程Ｓ１について説明する。制御部５は、まず、貯留部１に設置された圧力計１１の信号と貯留部１に設置された温度計１０の信号を取得し、温度計１０の温度に基づいて算出された有機性ガスの飽和蒸気圧値に余裕値を加えた圧力閾値を計算する。そして、圧力計１１の圧力値（ＰＩａ）が圧力閾値以下の場合は、空気混入検出工程Ｓ１の最初に戻る。圧力計１１の圧力値（ＰＩａ）が圧力閾値より高い場合は、媒体に空気が混入したと判断し、次の工程に進む。また、上記余裕値は、固定値とするか、もしくは、温度計１０の温度に基づいて算出された有機性ガスの飽和蒸気圧値に係数をかけた比例値とする。具体的には、例えば、ｎペンタンの場合、下記の式１を用いて、温度(Ｔ１)における飽和蒸気圧値(Ｐｓｔ)を演算する。グラフにしたものを図３に示す。用いる有機性ガスが違う場合は、その有機性ガスの特性に合わせて飽和蒸気圧値(Ｐｓｔ)を求める式を適宜変更する。
Ｐｓｔ＝0.0003(Ｔ１)３＋0.0159(Ｔ１)２＋1.1844(Ｔ１)＋24.316    ・・・（式１）
余裕値は、継手の数や状態を考慮して何回かの試験を経て決める。例えば、固定値の場合は、１気圧時の１０％程度とする。比例値とする場合は、前記係数を0.1程度とする。
【００４６】
次に、空気除去工程Ｓ２について説明する。この工程の要点は、混合ガスを圧力容器で圧縮し、圧縮されたガスを減圧調節する弁を介して膜ユニットに供給することで、膜ユニットの許容圧力値に関わらず圧力容器内の圧力を高くすることである。これにより、圧力容器で凝縮される有機性ガスの量を増加できる。
【００４７】
空気除去工程Ｓ２では、まず、弁１２、１３、１４、１７、２２を閉じ、第１凝縮器２３を作動させ、弁１５を開き、ポンプ１８を作動させる。このようにすると、貯留部１に溜まっている混合ガスは、圧力容器２へ移送される。その際、第１凝縮器２３で冷却されると、混合ガス中の有機性ガスの液化を促進することができる。
【００４８】
次に、圧力計６の圧力値ＰＩｂと圧力容器上限圧力値Ｐ１を比較し、圧力値ＰＩｂが圧力容器上限圧力値Ｐ１以下の場合、この判断条件の直前に戻り、ポンプ１８が作動を継続する。一方、圧力値ＰＩｂが圧力容器上限圧力値Ｐ１より大きい場合、弁１５を閉じ、圧力容器２の圧力が上昇しないようにする。圧力容器上限圧力値Ｐ１とは、圧力容器２、ポンプ１８、第１凝縮器２３および各弁の耐圧性能を考慮して、各機器の耐圧値を超えない値で任意に設定する。この圧力容器上限圧力値Ｐ１はなるべく高い方が、圧力容器２で液化して回収される有機性ガスの量を多くできる。
【００４９】
次に、弁２２を開き、所定量の空気を圧力容器に供給後、弁２２を閉じる。膜ユニット３で使用する膜は、材質により許容される有機性ガス濃度が異なる。そこで、圧力容器２内の混合ガスが膜ユニット３の許容有機性ガス濃度の上限を超える場合は、このように圧力容器２に空気を供給して、混合ガス中の有機性ガス濃度を膜ユニット３の許容有機性ガス濃度以下に希釈することが望ましい。圧力容器２内の混合ガスの有機性ガス濃度が、膜ユニット３の膜の許容有機性ガス濃度の上限を超えないことが予め判っている場合は、このステップを省いても良い。
【００５０】
次に、弁１３を開き、圧力計７の出力信号に応じて弁１３の開度を制御する動作を開始する。圧力計７の圧力値が、供給側圧力目標値に近づくように弁１３の開度を制御している。このように供給側の圧力を高く維持できる程、膜ユニット３での有機性ガスの回収率が向上できる。そして、弁１４を開く。なお、圧力計７と弁１３の開度制御することの代わりに、圧力容器２と膜ユニットの間の配管Ｌ３に減圧弁を設け、膜ユニット３の供給側の圧力が減圧されて一定の値になるようにしてもよい。
【００５１】
膜ユニット３における有機性ガスの移動に関わる推進力は、膜の供給側と透過側との差圧によって生じる。従って、この差圧が大きいほど望ましいので、膜の許容差圧限界を超えないように差圧を制御することがより望ましい。ポンプ１８は、配管Ｌ５を経由して膜ユニット３の透過側の圧力を下げる働きをしている。このため、圧力計２０の出力信号に応じて弁２１の開度を制御する動作を開始する。透過側の圧力を圧力計２０で計測し、差圧が膜の許容差圧限界より低い値になる様に弁２１の開度を制御している。
【００５２】
次に、弁１７を開き、所定流量の空気を供給する。この空気は、燃焼器４で有機性ガスを燃焼するために使用される。従って、燃焼器４に供給される有機性ガスが完全燃焼できるように空気の流量調整が行われる。この所定流量は、空気供給部の吐出圧力を一定としておき、予め弁１７の開度に応じて配管Ｌ８を流れる空気流量を測定しておけば、空気流量計を設けなくてもよい。
【００５３】
次に、圧力計６の圧力値ＰＩｂと圧力容器下限圧力値Ｐ２を比較し、圧力値ＰＩｂが圧力容器下限圧力値Ｐ２以上の場合、この判断条件の直前に戻り、圧力値ＰＩｂが圧力容器下限圧力値Ｐ２より小さい場合、次のステップに移行する。圧力容器下限圧力値Ｐ２は、圧力容器２内の圧力が低下して膜ユニット３へのガス供給が減ってきたことを検知するための閾値としての役割を果たしている。この圧力容器下限圧力値としては、本装置作動時の貯留部１の圧力値より高い値を予め設定しておく。
【００５４】
次に、弁１３と弁２１の各開度を制御する動作を停止させ、弁１３、１４、２１、１７を閉じ、ポンプ１８と第１凝縮器２３をそれぞれ停止させる。
次に、弁１２を開く。そうすると、圧力容器２の下部に溜まった液化した有機性ガスが配管Ｌ６を通って貯留部１に移動し始める。
【００５５】
そして、液位計８の液面位置と圧力容器２の下限液位ＬＩ１を比較し、液面位置が下限液位ＬＩ１以上の場合は、この判断条件の直前の弁１２を開く動作の前に戻る。これにより、圧力容器２内に溜まっている液化した有機性ガスの量を調整している。上述のポンプ１８の作動によって圧力容器２内と貯留部１内との間に差圧が生じているので、この圧力差によって、液化した有機性ガスを圧力容器２から貯留部１に移動させている。
【００５６】
一方、液面位置が下限液位ＬＩ１未満の場合は、弁１２を閉じる。そして、空気混入検出工程Ｓ１の前に戻る。
このような装置構成および制御を行うことで、有機性ガスと空気との混合ガスから空気を除去でき、装置外へ排出される有機性ガスの量を低減できる。
【符号の説明】
【００５７】
１：貯留部
２：圧力容器
３：膜ユニット
４：燃焼器
５：制御部
６，７，１１，２０，２６：圧力計
８：液位計
１０：温度計
１２，１３，１４,１５，１７，２１，２２，２５：弁
１８：ポンプ
１９：空気供給部
２３：第１凝縮器
２４：圧力調節器
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９：配管
Ｐ１：圧力容器上限圧力値
Ｐ２：圧力容器下限圧力値
Ｓ１：空気混入検出工程
Ｓ２：空気除去工程
１００：蒸発器
１０１：タービン
１０２：発電機
１０３：第２凝縮器
１０４：循環ポンプ
１０５：予熱器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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