(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
添加ガスと主成分ガスとを、予め設定した混合比率で混合して混合ガスを製造する混合ガス製造装置であって、
前記主成分ガスと混合する前の前記添加ガスの圧力を検出する添加ガス用圧力検出手段と、
前記添加ガスと混合する前の前記主成分ガスの圧力を検出する主成分ガス用圧力検出手段と、
前記添加ガスと混合する前の前記主成分ガスの圧力を調整する圧力調整弁と、
前記添加ガス用圧力検出手段が検出した添加ガスの圧力及び前記主成分ガス用圧力検出手段が検出した主成分ガスの圧力に応じて、前記主成分ガスの圧力が前記添加ガスの圧力未満であり、且つ前記添加ガスの圧力から前記主成分ガスの圧力を減じた圧力差が少なくとも予め設定した前記混合比率に応じた圧力差未満であるときに、前記添加ガスの圧力と前記主成分ガスの圧力との差が前記混合比率に応じた圧力差以上となるように、前記圧力調整弁を制御する圧力制御手段と、を備えることを特徴とする混合ガス製造装置。
【請求項２】
添加ガスと主成分ガスとを、予め設定した混合比率で混合して混合ガスを製造する混合ガス製造方法であって、
前記主成分ガスと混合する前の前記添加ガスの圧力及び添加ガスと混合する前の主成分ガスの圧力を検出し、当該検出した添加ガスの圧力及び主成分ガスの圧力に応じて、前記主成分ガスの圧力が前記添加ガスの圧力未満であり、且つ前記添加ガスの圧力から前記主成分ガスの圧力を減じた圧力差が少なくとも予め設定した前記混合比率に応じた圧力差未満であるときに、前記添加ガスの圧力と前記主成分ガスの圧力との差が前記混合比率に応じた圧力差以上となるように、前記添加ガスと混合する前の前記主成分ガスの圧力を調整することを特徴とする混合ガス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス製造設備等において用いられ、二種類のガスを混合して混合ガスを製造する、混合ガス製造装置及び混合ガス製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特に、製鉄業においては、高炉、コークス炉、転炉等における燃焼等によって、複数種類のガスが副産される。これらの副産された複数種類のガスは、混合して製造した混合ガスとすることにより、例えば、加熱炉等で用いる燃料ガスとして再利用することが可能となる。
複数種類のガスを混合して、混合ガスを製造する技術としては、例えば、特許文献１に記載されているように、複数種類のうち二種類のガスに対し、減圧弁によりそれぞれの圧力を減圧可能とした構成のガス混合装置が提案されている。
【０００３】
ところで、上記のように副産された複数種類のガスは、副産する設備（高炉等）や回収する方法の違いにより、発熱量や燃焼速度等の燃焼特性が異なっている。このため、二種類のガスを混合して製造した混合ガスが、一定の燃焼特性を得るためには、二種類のガスを、予め設定した一定の混合比率で混合する必要がある。
また、上述した二種類のガスは、それぞれの圧力（ガス圧）が、ガスを貯蔵するガスホルダーの種類により差があることや、ガスホルダーに貯蔵したガスの容積によって、例えば、ガスホルダー内で貯蔵したガスの上方に配置された中蓋の位置が上下することにより、圧力が段階的に変化する場合がある。さらに、製鉄所等の配管ネットワークでは、ガスに生じる潮流変化により、配管ネットワークにおいて、ガスに圧力の変化が発生する場合がある。
【０００４】
したがって、二種類のガスに圧力の変化が発生する場合、混合ガスを製造する際に行う、二種類のガスに対する混合制御においては、一般的に、他のガスよりも混合比率が多い主成分ガスの圧力を、圧力を調整可能な圧力調整弁で減圧し、主成分ガスよりも圧力が高い添加ガスの流量を、流量調整弁で制御する必要がある。
ここで、圧力調整弁及び流量調整弁を備えたガス混合装置としては、例えば、図４中に示すような装置がある。なお、図４は、従来例のガス混合装置の概略構成を示す図である。
【０００５】
以下、図４を参照して、従来例のガス混合装置の構成を説明する。
図４中に示すように、従来例の混合ガス製造装置１は、圧力調整弁２と、流量調整弁４と、添加ガス用流量計６と、主成分ガス用流量計８と、流量調節計１０と、開度調節計３４と、混合ガス用圧力計１２と、ガスブロワー１４を備えている。なお、混合ガス製造装置１の構成は、ガスブロワー１４を備えていない構成としてもよい。
【０００６】
圧力調整弁２は、主成分ガスの供給経路である主成分ガス用配管２４に設けられており、添加ガスと主成分ガスを混合する際の、主成分ガスの圧力を調整可能な弁である。流量調整弁４は、添加ガスの供給経路である添加ガス用配管２８に設けられており、添加ガスと主成分ガスを混合する際の、添加ガスの流量を調整可能な弁である。
ここで、添加ガスは、製鉄所等の配管ネットワーク３０を介して、添加ガス用配管２８へ供給される。また、主成分ガスは、主成分ガスホルダー２６に貯蔵されており、主成分ガスホルダー２６から主成分ガス用配管２４へ供給される。
【０００７】
添加ガス用流量計６は、添加ガス用配管２８において、流量調整弁４よりも上流側に設けられており、添加ガス用配管２８における添加ガスの流量を検出する。一方、主成分ガス用流量計８は、主成分ガス用配管２４において、圧力調整弁２よりも上流側に設けられており、主成分ガス用配管２４における主成分ガスの流量を検出する。
流量調節計１０は、添加ガス用流量計６が検出した添加ガスの流量と、主成分ガス用流量計８が検出した主成分ガスの流量に応じて、主成分ガスに対する添加ガスの混合比率が所望の比率となるように、流量調整弁４を制御する。開度調節計３４は、主成分ガスの圧力が、常に、添加ガスの圧力未満となるように、圧力調整弁２を制御する。
【０００８】
混合ガス用圧力計１２は、添加ガス用配管２８と主成分ガス用配管２４が合流した位置よりも下流側の配管である混合ガス用配管３２に設けられており、添加ガスと主成分ガスを混合した混合ガスの圧力を検出する。ガスブロワー１４は、添加ガスと主成分ガスを混合して製造した混合ガスを昇圧して、混合ガスを消費する加熱炉等のガス消費設備へ送出する。
なお、混合ガス製造装置１の構成が、ガスブロワー１４を備えていない構成である場合は、製造された混合ガスは、混合ガスを直接消費する加熱炉等において消費される。
【０００９】
このような構成の混合ガス製造装置１では、添加ガスの圧力が、主成分ガスの圧力に対して一定値以上高い場合は、圧力調整弁２を制御することにより、添加ガスの圧力を、主成分ガスの圧力よりも大きくしている。
しかしながら、配管ネットワーク３０内で潮流変化が生じて添加ガスの圧力が変動するとともに、主成分ガスホルダー２６の貯蔵量が変化することにより、主成分ガスの圧力が段階的に変化すると、例えば、図５中に示すように、添加ガスの圧力Ｐｓｕｂと主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎが同一となる場合や、主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎが添加ガスの圧力Ｐｓｕｂよりも大きくなる場合がある。
【００１０】
なお、図５は、従来例のガス混合装置において主成分ガスの圧力を調整していない場合の、添加ガスと主成分ガスの圧力バランスを模式的に表したグラフである。また、図５中では、縦軸にガス(添加ガス、主成分ガス）の圧力（図中では、「ガス圧力」と記載する）を示し、横軸に経過時間（図中では、「時間」と記載する）を示している。また、図５中では、添加ガスの圧力Ｐｓｕｂと主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎが同一、及び主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎが添加ガスの圧力Ｐｓｕｂよりも大きい時間帯を、符号「Ｔｚ２」で示している。
【００１１】
添加ガスの圧力Ｐｓｕｂと主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎが同一、または、主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎが添加ガスの圧力Ｐｓｕｂよりも大きくなった場合、流量調整弁４の開度を最大値（全開）としても、添加ガスの流量を制御することが不可能となるため、添加ガスと主成分ガスとの混合制御が不可能となる。
したがって、添加ガスの圧力Ｐｓｕｂと主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎが同一、または、主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎが添加ガスの圧力Ｐｓｕｂよりも大きくなった場合、従来例の混合ガス製造装置１では、圧力調整弁２を制御することにより、主成分ガスの圧力を常時減圧する。これに加え、流量調整弁４を制御することにより、主成分ガスに対する添加ガスの混合比率を、所望の比率に制御する。
【００１２】
ここで、圧力調整弁２を制御する際には、開度調節計３４により、圧力調整弁２の開度を一定の開度に固定して行う場合が多い。このため、例えば、図６中に示すように、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との間に、十分な圧力差がある状態（図中における時間帯Ｔｚ２以外の時間帯）であっても、主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎを、添加ガスの圧力Ｐｓｕｂよりも低くすることとなる。すなわち、従来例の混合ガス製造装置１では、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との圧力差に関わらず、主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎを、常に、添加ガスの圧力Ｐｓｕｂよりも低くすることとなる。
【００１３】
なお、図６は、従来例のガス混合装置において主成分ガスの圧力を調整した場合の、添加ガスと主成分ガスの圧力バランスを模式的に表したグラフである。また、図６中では、図５と同様、縦軸にガス(添加ガス、主成分ガス）の圧力（図中では、「ガス圧力」と記載する）を示し、横軸に経過時間（図中では、「時間」と記載する）を示している。
また、図６中に示すように、圧力調整弁２の制御による主成分ガスの減圧量は、主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎが、主成分ガスホルダー等の運転条件によって、最も高い圧力である場合であっても、添加ガスの圧力Ｐｓｕｂの最低値よりも低くなる値とする必要がある。このため、圧力調整弁２を制御して主成分ガスを減圧する際には、主成分ガスの減圧幅が極めて大きくなる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平３‐１０６４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述したような、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力が同一、または、主成分ガスの圧力が添加ガスの圧力よりも大きくなった場合であっても、潮流変化やガスホルダーの貯蔵量の変化による、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との圧力差によっては、圧力調整弁の制御による主成分ガスの圧力の減圧が、必須ではない場合がある。
圧力調整弁の制御による主成分ガスの圧力の減圧が必須ではない場合、主成分ガスの圧力を、必要な時間帯よりも長い時間に亘って減圧することとなるため、主成分ガスに圧力エネルギーの損失が生じることとなる。
【００１６】
このため、製造した混合ガスを昇圧して送出するガスブロワーの所要電力が増加するという問題や、ガスブロワーが送出可能な混合ガスの量が減少するという問題が発生するため、混合ガスの製造に要するランニングコストが増加するという問題が発生するおそれがある。
本発明は、上述のような問題点に着目してなされたもので、混合ガスの製造に要するランニングコストを減少させることが可能な、混合ガス製造装置及び混合ガス製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明のうち、請求項１に記載した発明は、添加ガスと主成分ガスとを、予め設定した混合比率で混合して混合ガスを製造する混合ガス製造装置であって、
前記主成分ガスと混合する前の前記添加ガスの圧力を検出する添加ガス用圧力検出手段と、
前記添加ガスと混合する前の前記主成分ガスの圧力を検出する主成分ガス用圧力検出手段と、
前記添加ガスと混合する前の前記主成分ガスの圧力を調整する圧力調整弁と、
前記添加ガス用圧力検出手段が検出した添加ガスの圧力及び前記主成分ガス用圧力検出手段が検出した主成分ガスの圧力に応じて、前記主成分ガスの圧力が前記添加ガスの圧力未満であり、且つ前記添加ガスの圧力から前記主成分ガスの圧力を減じた圧力差が少なくとも予め設定した前記混合比率に応じた圧力差未満であるときに、前記添加ガスの圧力と前記主成分ガスの圧力との差が前記混合比率に応じた圧力差以上となるように、前記圧力調整弁を制御する圧力制御手段と、を備えることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明によると、圧力調整弁を制御する圧力制御手段により、主成分ガスと混合する前の添加ガスの圧力と添加ガスと混合する前の主成分ガスの圧力に応じて、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差が、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上となるように、添加ガスと混合する前の主成分ガスの圧力を調整する。
このため、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差が減少し、主成分ガスの圧力を減少して、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差を、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上とする際に、主成分ガスの圧力を減少させる減圧幅を、必要な時間帯のみ且つ必要最小限の減圧幅とすることが可能となる。
【００１９】
次に、本発明のうち、請求項２に記載した発明は、添加ガスと主成分ガスとを、予め設定した混合比率で混合して混合ガスを製造する混合ガス製造方法であって、
前記主成分ガスと混合する前の前記添加ガスの圧力及び添加ガスと混合する前の主成分ガスの圧力を検出し、当該検出した添加ガスの圧力及び主成分ガスの圧力に応じて、前記主成分ガスの圧力が前記添加ガスの圧力未満であり、且つ前記添加ガスの圧力から前記主成分ガスの圧力を減じた圧力差が少なくとも予め設定した前記混合比率に応じた圧力差未満であるときに、前記添加ガスの圧力と前記主成分ガスの圧力との差が前記混合比率に応じた圧力差以上となるように、前記添加ガスと混合する前の前記主成分ガスの圧力を調整することを特徴とするものである。
【００２０】
本発明によると、主成分ガスと混合する前の添加ガスの圧力と添加ガスと混合する前の主成分ガスの圧力に応じて、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差が、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上となるように、添加ガスと混合する前の主成分ガスの圧力を調整する。
このため、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差が減少し、主成分ガスの圧力を減少して、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差を、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上とする際に、主成分ガスの圧力を減少させる減圧幅を、必要な時間帯のみ且つ必要最小限の減圧幅とすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差を、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上とする際に、主成分ガスの圧力を減少させる減圧幅を、必要な時間帯のみ且つ必要最小限の減圧幅とすることが可能となる。
これにより、混合ガスの製造における、主成分ガスに生じる圧力エネルギーの損失を抑制して、ガスブロワーの所要電力の増加や、ガスブロワーが送出可能な混合ガスの量が減少することを抑制可能となるため、混合ガスの製造に要するランニングコストを減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の混合ガス製造装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明のガス混合装置を用いた混合ガス製造方法を実施中における、各種ガスの圧力と、圧力調整弁の開度の経時的な変化を、模式的に表したグラフである。
【図３】本発明例のガス混合装置において主成分ガスの圧力を調整した場合の、添加ガスと主成分ガスの圧力バランスを模式的に表したグラフである。
【図４】従来例のガス混合装置の概略構成を示す図である。
【図５】従来例のガス混合装置において主成分ガスの圧力を調整していない場合の、添加ガスと主成分ガスの圧力バランスを模式的に表したグラフである。
【図６】従来例のガス混合装置において主成分ガスの圧力を調整した場合の、添加ガスと主成分ガスの圧力バランスを模式的に表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態（以下、「本実施形態」と記載する）について、図面を参照しつつ説明する。
（構成）
まず、図１を用いて、本実施形態の混合ガス製造装置１の具体的な構成について説明する。
図１は、混合ガス製造装置１の概略構成を示す図である。
混合ガス製造装置１は、添加ガスと主成分ガスとを、予め設定した混合比率で混合して、混合ガス（ミックスガス）を製造する装置である。
【００２４】
なお、本実施形態では、一例として、添加ガスがコークス炉ガスであり、主成分ガスが転炉ガスである場合について説明する。
この場合、主成分ガス（転炉ガス）が混合ガスの主成分となり、添加ガス（コークス炉ガス）が混合ガスの副成分となる。すなわち、混合ガスを製造する際には、添加ガスであるコークス炉ガスの圧力を、主ガスである転炉ガスの圧力よりも高くした状態で、転炉ガスにコークス炉ガスを添加して、コークス炉ガスと転炉ガスとを混合する。
【００２５】
また、図１中に示すように、混合ガス製造装置１は、圧力調整弁２と、流量調整弁４と、添加ガス用流量計６と、主成分ガス用流量計８と、流量調節計１０と、混合ガス用圧力計１２と、ガスブロワー１４を備えている。これに加え、混合ガス製造装置１は、添加ガス用圧力検出手段１６と、主成分ガス用圧力検出手段１８と、圧力設定器２０と、圧力調節計２２を備えている。なお、以下の説明では、上述した従来の混合ガス製造装置１と同様の構成に対し、同一の符号を付して説明する。
【００２６】
圧力調整弁２は、主成分ガスの供給経路である主成分ガス用配管２４に設けられており、その開度を変化させることにより、添加ガスと主成分ガスを混合する際の、主成分ガスの圧力を調整可能な弁である。
ここで、主成分ガス用配管２４の最下流側は、主成分ガスを貯蔵する主成分ガスホルダー２６に連通している。すなわち、主成分ガスは、主成分ガスホルダー２６から主成分ガス用配管２４へ供給される。
【００２７】
主成分ガスホルダー２６としては、例えば、昇降するガス槽の上下で貯蔵量を変化させるものがある。このような構造の主成分ガスホルダー２６では、主成分ガスホルダー２６における主成分ガスの貯蔵量が変化すると、この変化に伴って浮上するガス槽の重量が変わるため、主成分ガスホルダー２６の内圧、すなわち、主成分ガスの圧力が段階的に変化する。
【００２８】
本実施形態では、主成分ガスホルダー２６の構成を、図１中に示すように、主成分ガスの圧力が三段階に変化する構成とした場合について説明する。
流量調整弁４は、添加ガスの供給経路である添加ガス用配管２８に設けられており、その開度を変化させることにより、添加ガスと主成分ガスを混合する際の、添加ガスの流量を調整可能な弁である。
【００２９】
ここで、添加ガス用配管２８の最下流側は、添加ガスが生成される製鉄所等の配管ネットワーク３０に連通している。すなわち、添加ガスは、配管ネットワーク３０から添加ガス用配管２８へ供給される。
添加ガス用流量計６は、添加ガス用配管２８において、流量調整弁４よりも上流側に設けられており、添加ガス用配管２８における添加ガスの流量を検出し、この検出した添加ガスの流量を含む情報信号を、流量調節計１０へ出力する。
【００３０】
主成分ガス用流量計８は、主成分ガス用配管２４において、圧力調整弁２よりも上流側に設けられており、主成分ガス用配管２４における主成分ガスの流量を検出し、この検出した主成分ガスの流量を含む情報信号を、流量調節計１０へ出力する。
流量調節計１０は、添加ガス用流量計６が検出した添加ガスの流量と、主成分ガス用流量計８が検出した主成分ガスの流量に応じて、添加ガス用配管２８における添加ガスの流量を、混合ガスの製造に必要な値とするために、主成分ガスに対する添加ガスの混合比率が、予め設定した混合比率となる、流量調整弁４の開度を演算する。そして、流量調節計１０は、演算した流量調整弁４の開度を含む情報信号を流量調整弁４へ出力することにより、流量調整弁４を制御する。
【００３１】
混合ガス用圧力計１２は、添加ガス用配管２８と主成分ガス用配管２４が合流した位置よりも下流側の配管である混合ガス用配管３２に設けられており、添加ガスと主成分ガスを混合した混合ガスの圧力を検出する。
ガスブロワー１４は、混合ガス用配管３２において、混合ガス用圧力計１２よりも下流側の位置に設けられており、添加ガスと主成分ガスを混合して製造した混合ガスを昇圧して、混合ガスを消費する加熱炉等のガス消費設備へ送出する。なお、混合ガス製造装置１の構成は、ガスブロワー１４を備えていない構成としてもよい。
【００３２】
ここで、混合ガス製造装置１の構成が、ガスブロワー１４を備えていない構成である場合は、製造された混合ガスは、混合ガスを直接消費する加熱炉等において消費される。また、ガスブロワー１４が混合ガスを送出する設備は、上記のガス消費設備に限定するものではなく、例えば、混合ガスを貯蔵する混合ガスホルダー等であってもよい。
添加ガス用圧力検出手段１６は、例えば、圧力計を用いて形成されており、添加ガス用配管２８において、添加ガス用流量計６と流量調整弁４との間に設けられている。
【００３３】
また、添加ガス用圧力検出手段１６は、添加ガス用配管２８における添加ガスの圧力を検出し、この検出した添加ガスの圧力を含む情報信号を、圧力設定器２０へ出力する。なお、本実施形態では、添加ガス用圧力検出手段１６を、添加ガス用配管２８において、添加ガス用流量計６よりも下流側に設けているが、これに限定するものではなく、添加ガス用圧力検出手段１６を、添加ガス用配管２８において、添加ガス用流量計６よりも上流側に設けてもよい。
主成分ガス用圧力検出手段１８は、添加ガス用圧力検出手段１６と同様、例えば、圧力計を用いて形成されており、主成分ガス用配管２４において、圧力調整弁２よりも下流側に設けられている。
【００３４】
また、主成分ガス用圧力検出手段１８は、圧力調整弁２によって調整された主成分ガスの圧力を検出し、この検出した主成分ガスの圧力を含む情報信号を、圧力調節計２２へ出力する。
圧力設定器２０は、添加ガス用圧力検出手段１６が検出した添加ガスの圧力に応じて、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差が、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上となるような、主成分ガスの圧力を演算し、この演算した主成分ガスの圧力を含む情報信号を、圧力調節計２２へ出力する。
【００３５】
具体的には、予め設定した混合比率に応じた圧力差を、例えば、０．５[ｋＰａ]とした場合、添加ガス用圧力検出手段１６が検出した添加ガスの圧力が１．５[ｋＰａ]であれば、圧力設定器２０は、主成分ガスの圧力の上限値を、１．０[ｋＰａ]と演算する。
なお、予め設定した混合比率に応じた圧力差は、圧力設定器２０に記憶させておいてもよく、また、圧力設定器２０へ外部から入力してもよい。
【００３６】
圧力調節計２２は、主成分ガス用圧力検出手段１８が検出した、圧力調整弁２によって調整された主成分ガスの圧力と、圧力設定器２０が演算した主成分ガスの圧力に応じて、圧力調整弁２の開度を演算する。そして、圧力調節計２２は、演算した圧力調整弁２の開度を含む制御信号を圧力調整弁２へ出力することにより、圧力調整弁２を制御する。
具体的には、圧力調節計２２は、圧力設定器２０が演算した主成分ガスの圧力と、主成分ガス用圧力検出手段１８が検出した主成分ガスの圧力を比較する。そして、主成分ガス用圧力検出手段１８が検出した主成分ガスの圧力が、圧力設定器２０が演算した主成分ガスの圧力以下である場合、圧力調整弁２の開度を、混合ガスの製造に適した開度とする制御信号を、圧力調整弁２へ出力する。
【００３７】
一方、主成分ガス用圧力検出手段１８が検出した主成分ガスの圧力が、圧力設定器２０が演算した主成分ガスの圧力を超えている場合、主成分ガス用圧力検出手段１８が検出した主成分ガスの圧力が、圧力設定器２０が演算した主成分ガスの圧力以下となるように、圧力調整弁２の開度を演算する。そして、この演算した圧力調整弁２の開度を含む指令信号を、圧力調整弁２へ出力する。
以上により、圧力設定器２０及び圧力調節計２２は、添加ガス用圧力検出手段１６が検出した添加ガスの圧力及び主成分ガス用圧力検出手段１８が検出した主成分ガスの圧力に応じて、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差が、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上となるように圧力調整弁２を制御する、圧力制御手段を形成する。
【００３８】
（混合ガス製造方法）
次に、図１を参照しつつ、図２を用いて、上述した構成の混合ガス製造装置１を用いて混合ガスを製造する方法（以下、「混合ガス製造方法」と記載する）について説明する。
本実施形態の混合ガス製造方法では、添加ガス用圧力検出手段１６により、主成分ガスと混合する前の添加ガスの圧力、具体的には、添加ガス用配管２８における添加ガスの圧力を検出し、この検出した添加ガスの圧力を含む情報信号を、圧力設定器２０へ出力する。
【００３９】
また、主成分ガス用圧力検出手段１８により、添加ガスと混合する前の主成分ガスの圧力、具体的には、主成分ガス用配管２４において、圧力調整弁２によって調整された主成分ガスの圧力を検出し、この検出した主成分ガスの圧力を含む情報信号を、圧力調節計２２へ出力する。
添加ガス用圧力検出手段１６が出力した情報信号の入力を受けた圧力設定器２０は、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差が、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上となるような、主成分ガスの圧力を演算し、この演算した主成分ガスの圧力を含む情報信号を、圧力調節計２２へ出力する。
主成分ガス用圧力検出手段１８及び圧力設定器２０が出力した情報信号の入力を受けた圧力調節計２２は、圧力設定器２０が演算した主成分ガスの圧力と、主成分ガス用圧力検出手段１８が検出した主成分ガスの圧力を比較する。
【００４０】
そして、主成分ガス用圧力検出手段１８が検出した主成分ガスの圧力が、圧力設定器２０が演算した主成分ガスの圧力を超え、図２中に符号「ｔ１」で示す時点のように、この時点ｔ１における添加ガスの圧力Ｐｓｕｂと主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎとの差ΔＰが、予め設定した混合比率に応じた圧力差未満となる場合、圧力調節計２２は、主成分ガス用圧力検出手段１８が検出した主成分ガスの圧力が減圧されて、圧力設定器２０が演算した主成分ガスの圧力以下となるように、圧力調整弁２の開度を演算する。
【００４１】
なお、図２は、本実施形態のガス混合装置１を用いた混合ガス製造方法を実施中における、各種ガスの圧力と、圧力調整弁２の開度Ｖｔの経時的な変化を、模式的に表したグラフである。ここで、「各種ガスの圧力」とは、主成分ガスホルダー２６から主成分ガス用配管２４へ供給される主成分ガスの圧力Ｐｓｕｐｐと、添加ガス用圧力検出手段１６が検出した添加ガスの圧力Ｐｓｕｂと、主成分ガス用圧力検出手段１８が検出した主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎである。
【００４２】
また、図２中では、左側の縦軸にガス(添加ガス、主成分ガス）の圧力（図中では、「ガス圧力」と記載する）を示し、右側の縦軸に圧力調整弁２の開度（図中では、「バルブ開度」と記載する）を示し、横軸に経過時間（図中では、「時間」と記載する）を示している。
圧力調節計２２が、上述したように圧力調整弁２の開度を演算し、演算した圧力調整弁２の開度を含む制御信号を圧力調整弁２へ出力すると、図２中に示されているように、時点ｔ１において、圧力調整弁２の開度Ｖｔが減少する。
【００４３】
時点ｔ１において、圧力調整弁２の開度Ｖｔが減少すると、この減少に伴い、主成分ガス用圧力検出手段１８が検出した主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎが減少を開始する。ここで、圧力調整弁２の開度Ｖｔが減少する時点ｔ１と、主成分ガス用圧力検出手段１８が検出した主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎが減少を開始する時点ｔ２には、タイムラグ（ｔ１からｔ２の間の時間）が発生する。
時点ｔ２において、主成分ガス用圧力検出手段１８が検出した主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎが減少を開始すると、時点ｔ２以降において、添加ガスの圧力Ｐｓｕｂと主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎとの差が、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上となる。
【００４４】
そして、図２中に符号「ｔ３」で示す時点のように、添加ガスの圧力Ｐｓｕｂが増加して、添加ガスの圧力Ｐｓｕｂと主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎとの差が、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上となる状態が確保され、主成分ガス用圧力検出手段１８が検出した主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎが、圧力設定器２０が演算した主成分ガスの圧力以下となる状態が確保されると、圧力調節計２２は、主成分ガス用圧力検出手段１８が検出した主成分ガスの圧力が、減圧した状態から増圧するように、圧力調整弁２の開度を演算する。
圧力調節計２２が、上述したように圧力調整弁２の開度を演算し、演算した圧力調整弁２の開度を含む制御信号を圧力調整弁２へ出力すると、図２中に示されているように、時点ｔ３において、減少していた圧力調整弁２の開度Ｖｔが増加する。
【００４５】
以上により、本実施形態の混合ガス製造方法では、主成分ガスと混合する前の添加ガスの圧力と、添加ガスと混合する前の主成分ガスの圧力を検出する。そして、これらの検出した添加ガスの圧力及び主成分ガスの圧力に応じて、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差が、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上となるように、添加ガスと混合する前の主成分ガスの圧力を調整する。
また、本実施形態の混合ガス製造方法では、主成分ガスホルダー２６から供給される主成分ガスの圧力は、主成分ガスホルダー２６における主成分ガスの貯蔵量の変化に伴って、三段階に、段階的に変化するため、この段階的に変化する主成分ガスの圧力を、添加ガスの圧力の変化に応じて調整する。
【００４６】
（第一実施形態の効果）
以下、本実施形態の効果を列挙する。
（１）本実施形態の混合ガス製造装置１では、圧力調整弁２を制御する圧力制御手段により、主成分ガスと混合する前の添加ガスの圧力と添加ガスと混合する前の主成分ガスの圧力に応じて、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差が、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上となるように、添加ガスと混合する前の主成分ガスの圧力を調整する。
【００４７】
このため、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差が減少し、主成分ガスの圧力を減少して、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差を、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上とする際に、主成分ガスの圧力を減少させる減圧幅を、必要な時間帯のみ且つ必要最小限の減圧幅とすることが可能となる。
その結果、混合ガスの製造における、主成分ガスに生じる圧力エネルギーの損失を抑制して、ガスブロワー１４の所要電力の増加や、ガスブロワー１４が送出可能な混合ガスの量が減少することを抑制可能となるため、混合ガスの製造に要するランニングコストを減少させることが可能となる。
【００４８】
（２）本実施形態の混合ガス製造装置１では、主成分ガスホルダー２６から供給される主成分ガスの圧力が、主成分ガスを貯蔵する主成分ガスホルダー２６における、主成分ガスの貯蔵量の変化に伴って、三段階に、段階的に変化する。
このため、段階的に変化する主成分ガスの圧力を、添加ガスの圧力の変化に応じて、調整することが可能となる。
その結果、主成分ガスの圧力が、貯蔵量の変化に伴って段階的に変化する主成分ガスホルダー２６を備える設備に対し、主成分ガスの圧力を減少させる減圧幅を、例えば、主成分ガスの圧力が最大値の段階となる時間帯等、必要な時間帯に絞り込むことが容易となる。
【００４９】
（３）本実施形態の混合ガス製造方法では、主成分ガスと混合する前の添加ガスの圧力と添加ガスと混合する前の主成分ガスの圧力に応じて、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差が、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上となるように、添加ガスと混合する前の主成分ガスの圧力を調整する。
このため、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差が減少し、主成分ガスの圧力を減少して、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差を、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上とする際に、主成分ガスの圧力を減少させる減圧幅を、必要な時間帯のみ且つ必要最小限の減圧幅とすることが可能となる。
その結果、混合ガスの製造における、主成分ガスに生じる圧力エネルギーの損失を抑制して、ガスブロワー１４の所要電力の増加や、ガスブロワー１４が送出可能な混合ガスの量が減少することを抑制可能となるため、混合ガスの製造に要するランニングコストを減少させることが可能となる。
【００５０】
（４）本実施形態の混合ガス製造方法では、主成分ガスホルダー２６から供給される主成分ガスの圧力が、主成分ガスホルダー２６における主成分ガスの貯蔵量の変化に伴って、三段階に、段階的に変化する。
このため、段階的に変化する主成分ガスの圧力を、添加ガスの圧力の変化に応じて、調整することが可能となる。
その結果、主成分ガスの圧力が、貯蔵量の変化に伴って段階的に変化する主成分ガスホルダー２６を備える設備に対し、主成分ガスの圧力を減少させる減圧幅を、例えば、主成分ガスの圧力が最大値の段階となる時間帯等、必要な時間帯に絞り込むことが容易となる。
【００５１】
（応用例）
以下、本実施形態の応用例を列挙する。
（１）本実施形態の混合ガス製造装置１及び混合ガス製造方法では、添加ガスをコークス炉ガスとし、主成分ガスを転炉ガスとしたが、添加ガス及び主成分ガスの種類は、上述した種類に限定するものではない。
（２）本実施形態の混合ガス製造装置１及び混合ガス製造方法では、主成分ガスを、主成分ガスの貯蔵量の変化に伴って、主成分ガスの圧力が段階的に変化する主成分ガスホルダーに貯蔵し、主成分ガス用配管２４に供給する構成としたが、これに限定するものではない。すなわち、主成分ガスを、例えば、上述した添加ガスのように、配管ネットワークから配管へ供給される構成としてもよい。
【００５２】
（実施例）
以下、図１及び図２、図４から図６を参照しつつ、図３を用いて、本発明例及び比較例の混合ガス製造装置１を用いて、本発明例の混合ガス製造装置１が奏する効果を検証した結果について説明する。
なお、本実施例では、上述した第一実施形態と同様、添加ガスをコークス炉ガスとし、主成分ガスを転炉ガスとした。
【００５３】
本発明例の混合ガス製造装置１は、その構成を、上述した第一実施形態と同様の構成とした。なお、主成分ガス用配管２４の配管口径（内径）を８００[Ａ]とし、添加ガス用配管２８の配管口径（内径）を１７００[φ]とする。これに伴い、圧力調整弁２の内径を８００[Ａ]とし、流量調整弁４の内径を１７００[φ]とする。
一方、比較例の混合ガス製造装置１は、その構成を、図４中に示した従来例と同様の構成とした。
【００５４】
また、本発明例及び比較例の混合ガス製造装置１を用いて、混合ガスを製造する際には、添加ガス用圧力検出手段１６が検出した添加ガスの圧力が、２．８〜３．５[ｋＰａ]の範囲内で変動している条件下で行う。なお、この圧力変動は、配管ネットワーク３０内における潮流変化により発生するものである。
さらに、本発明例及び比較例の混合ガス製造装置１を用いて、混合ガスを製造する際には、主成分ガスホルダー２６から主成分ガス用配管２４へ供給される主成分ガスの圧力が、１．４〜３．２[ｋＰａ]の範囲内で変動している条件下で行う。なお、この圧力変動は、主成分ガスホルダー２６における貯蔵量の変化により発生するものである。
【００５５】
また、本発明例及び比較例の混合ガス製造装置１を用いて、混合ガスを製造する際には、添加ガスと主成分ガスとを混合するための、予め設定した混合比率に応じた圧力差を、０．５[ｋＰａ]とする。
そして、比較例の混合ガス製造装置１を用いて、混合ガスを製造した場合、添加ガスの圧力Ｐｓｕｂと主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎが同一、または、主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎが添加ガスの圧力Ｐｓｕｂよりも大きくなった場合に、主成分ガスの圧力を常時減圧した（図５及び図６参照）。
【００５６】
一方、本発明例の混合ガス製造装置１を用いて、混合ガスを製造した場合、図３中に示すように、主成分ガスと混合する前の添加ガスの圧力と添加ガスと混合する前の主成分ガスの圧力に応じて、添加ガスの圧力Ｐｓｕｂと主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎとの差が、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上となるように、添加ガスと混合する前の主成分ガスの圧力を調整した。
【００５７】
なお、図３は、本発明例のガス混合装置１において主成分ガスの圧力を調整した場合の、添加ガスと主成分ガスの圧力バランスを模式的に表したグラフである。また、図３中では、図５及び図６と同様、縦軸にガス(添加ガス、主成分ガス）の圧力（図中では、「ガス圧力」と記載する）を示し、横軸に経過時間（図中では、「時間」と記載する）を示している。
【００５８】
すなわち、本発明例の混合ガス製造装置１を用いて、混合ガスを製造した場合、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差が減少し、主成分ガスの圧力を減少して、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差を、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上とする際に、主成分ガスの圧力を減少させる減圧幅を、必要な時間帯のみ且つ必要最小限の減圧幅とすることが可能となる。なお、図３中には、上述した必要な時間帯を、符号「Ｔｚ１」で示し、上述した必要最小限の減圧幅を、「Ｐｗｍｉｎ」で示している。
【００５９】
したがって、本発明例及び比較例の混合ガス製造装置１に対して、混合ガスの製造時における、添加ガスの圧力と主成分ガスの圧力との差を、予め設定した混合比率に応じた圧力差以上とする際に、主成分ガスの圧力を減少させる減圧幅と、主成分ガスの圧力を減少させる時間を比較した結果、本発明例の混合ガス製造装置１では、比較例の混合ガス製造装置１よりも、主成分ガスの圧力を減少させる減圧幅及び時間を減少させることが可能であることが確認された。
これにより、本発明例の混合ガス製造装置１は、比較例の混合ガス製造装置１よりも、混合ガスの製造に要するランニングコストを減少させることが可能となることが確認された。
【００６０】
また、本発明例の混合ガス製造装置１は、比較例の混合ガス製造装置１と比較して、時間帯Ｔｚ１以外の時間帯において、圧力調整弁２の開度を減少させなくとも、添加ガスと主成分ガスとを混合するための圧力に、十分な圧力差を確保することが可能となるため、圧力調整弁２の開度を全開として、減圧ロスを減少させることが可能となることが確認された。
【符号の説明】
【００６１】
１    混合ガス製造装置
２    圧力調整弁
４    流量調整弁
６    添加ガス用流量計
８    主成分ガス用流量計
１０  流量調節計
１２  混合ガス用圧力計
１４  ガスブロワー
１６  添加ガス用圧力検出手段
１８  主成分ガス用圧力検出手段
２０  圧力設定器
２２  圧力調節計
２４  主成分ガス用配管
２６  主成分ガスホルダー
２８  添加ガス用配管
３０  配管ネットワーク
３２  混合ガス用配管
３４  開度調節計
Ｐｓｕｐｐ  主成分ガスホルダー２６から主成分ガス用配管２４へ供給される主成分ガスの圧力
Ｐｓｕｂ  添加ガス用圧力検出手段１６が検出した添加ガスの圧力
Ｐｍａｉｎ  主成分ガス用圧力検出手段１８が検出した主成分ガスの圧力
ΔＰ  添加ガスの圧力Ｐｓｕｂと主成分ガスの圧力Ｐｍａｉｎとの差
Ｖｔ  圧力調整弁２の開度
【図１】
0005760373.tif 000002
【図２】
0005760373.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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