(57)【要約】      （修正有）【課題】気相の液化ガス中の高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度上昇を抑制する液化ガス供給装置を提供する。【解決手段】液化ガスを収容する容器３、容器３の気相部５に連通するガス管路７、容器３内の液化ガスを加熱する加熱器１１、容器３内の圧力を検出する検出手段９と、加熱された熱媒を加熱器１１に供給する熱媒供給手段とを備え、熱媒供給手段は、加熱された熱媒を加熱器１１に供給する熱媒流路１９ａ、１９ｂ、検出手段９で検出した圧力に応じて熱媒流路１９ａ、１９ｂに熱媒を通流させるポンプ１７、及び、熱媒を加熱する熱交換器２１を有し、加熱器１１は中央部分または平面方向の中心軸に沿う部分から少なくとも対向する縁部分に向けて加熱器に流入してきた熱媒が通流して行く流路が形成された槽４９を有する構成とする。これにより、容器３内の液相部２５に対流が生じ、液相部２５中の高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度を平準化できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスを収容する容器と、該容器の気相部に連通するガス管路と、前記容器内の液化ガスを加熱する加熱器と、前記容器内の圧力を検出する検出手段と、加熱された熱媒を前記加熱器に供給する熱媒供給手段とを備え、
該熱媒供給手段は、加熱された熱媒を前記加熱器に供給する熱媒流路と、前記検出手段で検出した圧力に応じて前記熱媒流路に熱媒を通流させるポンプとを有し、
前記加熱器は、前記容器の底部に設置されて前記容器内に収容された液相の液化ガスを前記容器の底部側から加熱するものであり、上面が開口され、前記熱媒流路が連結された槽を有し、該槽は、該槽の開口周縁部の上面に載置された弾性を有するシール部材と前記槽の開口周縁部と前記容器の底部外表面との間に前記シール部材を挟んだ状態で前記容器の底部に固定されており、該槽内には、該槽の中央部分または該槽の平面方向の中心軸に沿う部分から少なくとも対向する縁部分に向けて該槽内に流入してきた熱媒が通流して行く流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液化ガス供給装置。
【請求項２】
前記加熱器の槽内には、該槽内の底面から上方に向けて形成された複数の隔壁が形成され、該隔壁の底面から上端までの高さは、該槽の外壁の底面から上端までの高さよりも低く形成されており、該槽内には、該隔壁によって画成された複数の空間によって複数の流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液化ガス供給装置。
【請求項３】
前記熱媒が液体であり、前記熱媒供給手段は、熱媒を収容する熱媒タンクと、排熱源からの排熱を利用して熱媒を加熱する熱交換器と、前記熱媒流路として、前記熱媒タンク内の熱媒を前記加熱器に導く往路側熱媒流路と、前記加熱器からの熱媒を前記熱媒タンクに戻す復路側熱媒流路とを有し、前記ポンプは、前記復路側熱媒流路に設けられ、前記熱交換器は、前記往路側熱媒流路に設けられており、前記復路側熱媒流路の前記熱媒タンク内へ熱媒を流入させる流入口は、前記熱媒タンク内上部の気体中で開口し、前記往路側熱媒流路の前記熱媒タンク内の熱媒が流出する流出口は、前記熱媒タンク内の熱媒中で開口していることを特徴とする請求項１または２に記載の液化ガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化ガスを収容した容器を加熱して液化ガスを供給する液化ガス供給装置に係り、特に、燃料電池への気相の液化ガスの供給に好適な液化ガス供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液化ガス供給装置は、液化ガスを収容する容器、容器内の気相部に連通するガス管路を備えたものであり、容器に収容された液相の液化ガスが、容器周囲の外気からの熱によって気化されることで気相の液化ガスを供給するものである。また、このような容器に収容された液相の液化ガスを容器周囲の外気からの熱によって気化する自然気化式の液化ガス供給装置では、設置場所の環境などによって、容器の周囲からの熱量だけでは気相の液化ガスを供給する機器類や設備が要求する供給圧力を維持できない場合がある。
【０００３】
このような問題に対処するため、加熱された熱媒が通流する流路や、この流路から供給される熱媒によって容器内の液相の液化ガスを加熱する加熱器を備え、この加熱した熱媒の熱によって加熱器が容器内の液相の液化ガスを気化することで気相の液化ガスを供給する機器類や設備が要求する供給圧力を維持する液化ガス供給装置が提案されている（例えば、特許文献１−４参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０３３９９号公報（第８−２１頁、第１−３、４−６、８−１０図）
【特許文献２】特開２００２−３１０４００号公報（第４−５頁、第１−３図）
【特許文献３】特開２００３−９７３５１号公報（第３−４頁、第１図）
【特許文献４】特開２００４−３６０８７８号公報（第４−５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的に液化ガスは無臭であるため、ガスの漏洩などが臭いでわかるようにするといった目的で付臭剤が混入される。そして、液化ガス供給装置の液化ガスを収容する容器内の底面上の部分には、硫黄分を含む付臭剤とブタン分などで形成され、液相の液化ガスの部分よりも高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度が高くなった残留分が溜まった状態となる。このため、従来の液化ガス供給装置では、容器内の液相の液化ガスが気化して液相の液化ガスの残量が少なくなり、残留分に近くなるに連れて、容器内の液相の液化ガスに含まれている硫黄分の濃度が上昇してしまう。特に、容器内に残った液相の液化ガスが残留分近傍だけになると、供給する気相の液化ガスに含まれる高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度は、さらに上昇してしまう。
【０００６】
したがって、液化ガス供給装置を、燃料電池などのような高沸点炭化水素分や硫黄分の影響を受け易い機器類や設備への気相の液化ガスの供給に用いる場合、液化ガス供給装置から供給する気相の液化ガス中の高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度が、例えば燃料電池が有する脱硫器では除去できない濃度にまで上昇し、燃料電池の改質器のセル部分といったような機器類や設備の構成部品や部材などの劣化などを招く場合がある。また、これにより液化ガスを利用する機器類や設備の構成部品などの交換頻度が増大し、保守点検作業の頻度や手間が増えてしまうといった問題などが生じる可能性もある。
【０００７】
さらに、燃料電池などの機器類や設備は、日常的に駆動されるものであり、液化ガスは、例えば１２時間以上といったような長時間にわたって消費されることもある。したがって、燃料電池などのような日常的に駆動される機器類や設備へ液化ガスの供給を行う液化ガス供給装置では、自然気化による液化ガスの供給が行えなくなる可能性が増大するうえ、液化ガスを補充するための液化ガスの容器への充填の頻度が増大する。そして、液化ガスを補充するための液化ガスの容器への充填の頻度が増大するに連れ、つまり、液化ガスの供給と充填を繰り返すに連れ、残留分や残留分近傍の液相の液化ガスに含まれる高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度が上昇して行き、これに伴い、供給する気相の液化ガスに含まれる高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度も上昇して行く。
【０００８】
自然気化による液化ガスの供給が行えなくなる問題に対しては、従来の加熱器を備えた液化ガス供給装置を用いることで、気相の液化ガスを供給する機器類や設備が要求する供給圧力を維持し、液化ガスの供給が行えなくなるのを防ぐことができる。
【０００９】
ところが、従来の加熱器を備えた液化ガス供給装置では、容器内の底部上に、高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度が高い残留分が溜まることにより、供給する気相の液化ガスに含まれる高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度が上昇してしまうことについては考慮されていない。このため、従来の加熱器を備えた液化ガス供給装置では、脱硫器などでは除去できない濃度の高沸点炭化水素分や硫黄分が含まれた気相の液化ガスが液化ガスを利用する機器類や設備などに供給される可能性がある。
【００１０】
したがって、脱硫器などでは除去できない濃度の高沸点炭化水素分や硫黄分が含まれた気相の液化ガスが液化ガスを利用する機器類や設備などに供給されるのを抑制するため、供給する気相の液化ガス中の高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度上昇を抑制できる液化ガス供給装置が望まれている。
【００１１】
本発明の課題は、供給する気相の液化ガス中の高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度上昇を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の液化ガス供給装置は、液化ガスを収容する容器と、この容器の気相部に連通するガス管路と、容器内の液化ガスを加熱する加熱器と、容器内の圧力を検出する検出手段と、加熱された熱媒を加熱器に供給する熱媒供給手段とを備え、この熱媒供給手段は、排熱源からの排熱との間で熱交換を行うことで熱媒を加熱する熱交換器と、熱媒をこの熱交換器と加熱器との間で循環させる熱媒循環流路と、検出手段で検出した値に応じて熱媒循環流路に熱媒を通流させるポンプとを有し、加熱器は、容器の底部に設置されて容器内に収容された液相の液化ガスを容器の底部側から加熱するものであり、上面が開口され、熱媒流路が連結された槽を有し、この槽は、この槽の開口周縁部の上面に載置された弾性を有するシール部材とこの槽の開口周縁部と容器の底部外表面との間にシール部材を挟んだ状態で容器の底部に固定されており、この槽内には、この槽の中央部分またはこの槽の平面方向の中心軸に沿う部分から少なくとも対向する縁部分に向けて加熱器に流入してきた熱媒が通流して行く流路が形成されている構成とすることにより上記課題を解決する。
【００１３】
このような構成とすることにより、容器は、加熱器によって底部側からのみ加熱され、容器内の液相の液化ガスの容器の底部の部分が加熱器によって加熱、容器内の液相の液化ガス中に対流を確実に生じさせることができる。このため、容器内の液相の液化ガスが攪拌された状態となり、容器内の底面上に、高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度が高くなった残留分が溜まり難くなる。したがって、供給する気相の液化ガス中の高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度上昇を抑制できる。
【００１４】
さらに、加熱器の槽内には、この槽内の底面から上方に向けて形成された複数の隔壁が形成され、この隔壁の底面から上端までの高さは、この槽の外壁の底面から上端までの高さよりも低く形成されており、この槽内には、この隔壁によって画成された複数の空間によって複数の流路が形成されている構成とする。このような構成とすれば、加熱器の構造を簡素化しながら、この槽の中央部分またはこの槽の平面方向の中心軸に沿う部分から少なくとも対向する縁部分に向けて槽内に流入してきた熱媒が通流して行く流路を形成できる。
【００１５】
また、熱媒が液体であり、熱媒供給手段は、熱媒を収容する熱媒タンクと、排熱源からの排熱を利用して熱媒を加熱する熱交換器と、熱媒流路として、熱媒タンク内の熱媒を加熱器に導く往路側熱媒流路と、加熱器からの熱媒を熱媒タンクに戻す復路側熱媒流路とを有し、ポンプは、復路側熱媒流路に設けられ、熱交換器は、往路側熱媒流路に設けられており、復路側熱媒流路の熱媒タンク内へ熱媒を流入させる流入口は、熱媒タンク内上部の気体中で開口し、往路側熱媒流路の熱媒タンク内の熱媒が流出する流出口は、熱媒タンク内の熱媒中で開口している構成とする。このような構成とすることにより、液体の熱媒中に気泡が混入し難くなり、排熱源からの排熱を利用した熱媒の熱交換器による熱交換効率や加熱器による容器の加熱効率を向上できる。このため、容器内の液相の液化ガス中に対流をより確実に生じさせることができ、供給する気相の液化ガス中の高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度上昇をより確実に抑制できる。
【００１６】
さらに、熱交換器は、排熱源からの排熱で加熱された給湯用の湯との間で熱交換を行うことで熱媒を加熱する構成とすれば、給湯用の湯の汚染などを抑制し、衛生的な湯を供給できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、供給する気相の液化ガス中の高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度上昇を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を適用してなる液化ガス供給装置の一実施形態について図１乃至図４を参照して説明する。図１は、本発明を適用してなる液化ガス供給装置の一実施形態の概略構成を模式的に示す図である。図２は、往路側熱媒管路と復路側熱媒管路が連結された熱媒タンクの概略構成を示す断面図である。図３は、槽を容器に取り付けた状態で加熱器の概略構成を示す側面図である。図４は、加熱器を構成する槽内の熱媒の流路構造を、加熱器を容器から取り外した状態で示す平面図である。なお、図１及び図３では、構造を分かり易くするため、バルク貯槽やバルク貯槽の上部に設けられたプロテクタなどは適宜断面で示している。
【００１９】
本実施形態の液化ガス供給装置１は、図１に示すように、液化ガス、例えば液化石油ガス（ＬＰＧ）や液化天然ガス（ＬＮＧ）などを収容して貯蔵するための容器であるバルク貯槽３、バルク貯槽３内の気相部５に連通するガス管路７、バルク貯槽３内の圧力を検知する圧力スイッチ９、バルク貯槽３の底部に設置された加熱器１１、加熱器１１の槽内の熱媒の温度を検知する温度スイッチ１３などを備えている。さらに、本実施形態の液化ガス供給装置１は、熱媒供給手段として、熱媒タンク１５、ポンプ１７、加熱器１１と熱媒タンク１５との間で熱媒を循環させるための熱媒流路となる往路側熱媒管路１９ａ及び復路側熱媒管路１９ｂ、往路側熱媒管路１９ａに設けられた熱交換器２１などを有し、また、液化ガス供給装置１の動作を制御する制御部２３なども備えている。
【００２０】
バルク貯槽３は、略円筒状の容器を横向きにした状態で、脚部２４上に支持されている。このようなバルク貯槽３は、屋外に設置されており、バルク貯槽３の内部に収容されて液相部２５となる液相の液化ガスは、バルク貯槽３が外気から受けた熱により気化する。このため、バルク貯槽３の上部の気相部５には、気相の液化ガスが溜まった状態になっている。バルク貯槽３の気相部５には、バルク貯槽３の外側からガス管路７が挿入されており、気相部５内でガス管路７が開口した状態となっている。
【００２１】
ガス管路７には、液化ガスの流れに対して上流側から、安全弁２７、気相の液化ガスの供給圧力を調整する圧力調整器２９、ガス管路７から供給したガス量つまりガスの使用量を算出して表示するガスメータ３１などが順に設けられている。ガス管路７のバルク貯槽３に連結された側と反対側の端部は、気相の液化ガスを利用する設備や機器類となる燃料電池３３に連結されている。圧力スイッチ９は、予め設定された圧力で信号を発信するものであり、制御部２３と配線３５を介して電気的に接続されている。なお、圧力スイッチ９、安全弁２７、圧力調整器２９、ガスメータ３１などは、これらが設置されているガス管路７の一部などと共にバルク貯槽３上に設置されたプロテクタ３７内に収容されている。ただし、プロテクタ３７を設けていない構成にすることもできる。
【００２２】
加熱器１１に設置されている温度スイッチ１３は、予め設定された温度で信号を発信するものであり、制御部２３と配線３５を介して電気的に接続されている。熱媒タンク１５は、図２に示すように、合成樹脂製のタンク本体１５ａの外側を、耐候性や耐腐食性などを有する金属製のケース１５ｂで覆った構造になっている。タンク本体１５ａと、タンク本体１５ａの周囲を覆うケース１５ｂとの間には適宜の間隔が設けられており、タンク本体１５ａとケース１５ｂとの間の空間に制御部２３が設置されている。タンク本体１５ａ内には、例えば水とプロピレングリコールやエチレングリコールなどの不凍液との混合物、その他の不凍液などといった適宜の熱媒３９が収容されている。
【００２３】
往路側熱媒管路１９ａは、図１に示すように、一方の端部が熱媒タンク１５に、他方の端部が加熱器１１に連結されている。往路側熱媒管路１９ａの熱媒タンク１５に連結された側の端部は、図２に示すように、熱媒タンク１５の上部外側からケース１５ｂに挿通され、そして、タンク本体１５ａ内に挿入された状態となっている。さらに、往路側熱媒管路１９ａの熱媒タンク１５に連結された側の端部は、タンク本体１５ａ内の底部側で開口しており、タンク本体１５ａ内の熱媒３９中で開口した状態となっている。このような往路側熱媒管路１９ａの熱媒タンク１５に連結された側の端部は、熱媒３９がタンク本体１５ａ内から流出する流出口４３となる。
【００２４】
一方、復路側熱媒管路１９ｂも、図１に示すように、一方の端部が熱媒タンク１５に、他方の端部が加熱器１１に連結されている。しかし、復路側熱媒管路１９ｂの熱媒タンク１５に連結された側の端部は、図２に示すように、熱媒タンク１５の下部外側からケース１５ｂに挿通され、そして、タンク本体１５ａ内に挿入された状態となっている。さらに、復路側熱媒管路１９ｂの熱媒タンク１５に連結された側の端部は、タンク本体１５ａ内の上部側で開口しており、タンク本体１５ａ内の上部に溜まった空気４１中で開口した状態となっている。このような復路側熱媒管路１９ｂの熱媒タンク１５に連結された側の端部は、熱媒３９がタンク本体１５ａ内に流入する流入口４５となる。
【００２５】
ポンプ１７は、図１に示すように、復路側熱媒管路１９ｂの熱媒タンク１５の近傍部分に設けられた加圧ポンプである。ポンプ１７は、制御部２３によって動作が制御されており、制御部２３と配線３５を介して電気的に接続されている。
【００２６】
本実施形態では、気相の液化ガスを利用する設備や機器類は、燃料電池３３であり、この燃料電池３３の排熱を回収して水を加熱し給湯を行うための給湯ユニット４７が設けられている。給湯ユニット４７は、燃料電池３３の排熱で加熱された湯を貯留しておくための貯湯槽４７ａ、燃料電池３３の排熱の熱量だけでは必要な温度で給湯ができない場合に、水または湯を加熱するためのバックアップ給湯器４７ｂなどを有している。
【００２７】
燃料電池３３には燃料電池３３の排熱を給湯用の水に回収するための排熱回収装置３３ａが設けられており、給湯ユニット４７の貯湯槽４７ａと燃料電池３３の排熱回収装置３３ａとの間には、貯湯槽４７ａ内の水または湯を排熱回収装置３３ａとの間で循環させるための循環管路４７ｃが設けられている。この循環管路４７ｃの排熱回収装置３３ａで加熱された湯を貯湯槽４７ａに戻す管路部分には、排熱回収装置３３ａ側からバックアップ給湯器４７ｂ、そして、液化ガス供給装置１の熱交換器２１が順に設けられている。したがって、液化ガス供給装置１の熱媒タンク１５から流出し、往路側熱媒管路１９ａを通流する熱媒は、熱交換器２１で給湯用の湯と熱交換することで加熱され、加熱器１１に供給される。
【００２８】
加熱器１１は、図１及び図３に示すように、耐熱性及び耐候性を有する金属材料や合成樹脂材料などで形成した槽４９を有している。槽４９は、上面が開口された箱体であり、開口の周囲つまり開口周縁部には、外側に向けて張り出したフランジ部４９ａが形成されている。槽４９の外壁の上端及びこの外壁の上端から鍔状に張り出したフランジ部４９ａは、図３に示すように、バルク貯槽３の底部の曲面に合わせた形状に形成されている。
【００２９】
槽４９の開口周縁部となるフランジ部４９ａには、図４に示すように、槽４９の開口を囲む状態で複数の貫通穴４９ｂが形成されている。また、槽４９のフランジ部４９ａ上には、図３に示すように、耐熱性を有し、弾性を有する材料、例えばシリコンゴムなどで形成されたフランジ部４９ａの形状に対応する枠状のシール部材５１が載置されている。このシール部材５１にも、フランジ部４９ａに形成された貫通穴４９ｂに対応する位置に貫通穴が形成されている。
【００３０】
バルク貯槽３の底部外表面には、加熱器１１の槽４９が取り付けられたときに、槽４９のフランジ部４９ａに形成された貫通穴４９ｂに対応する位置に、この貫通穴４９ｂに挿通可能なボルト５５が設けられている。ボルト５５は、一端部がバルク貯槽３の底部外表面に溶接されることにより、バルク貯槽３の半径方向に突設された状態となっている。
【００３１】
また、加熱器１１の槽４９が取り付けられたときに、槽４９の開口に対応するバルク貯槽３の底部の外表面部分には、加熱器１１の槽４９の開口と同じ形状で熱伝導性及び耐食性を有する金属製、本実施形態ではアルミニウム製のシート状部材５７を両面テープや接着剤などを適宜用いて貼付している。なお、熱媒に腐食性の物質が混入した場合などでも、バルク貯槽３表面の塗装の剥離や腐食の発生を抑制するうえでは、シート状部材として、熱伝導性及び耐食性を有していれば銅製や、合成樹脂製、例えば高熱伝導エポキシ樹脂や高密度ポリエチレン製のものなどを用いることもできる。また、シート状部材５７を貼付するのに代えて、熱伝導性及び耐食性を有する材料を塗布することなどで、この材料の層を形成することもできる。ただし、アルミニウム製のシート状部材５７を用いた構成とすることにより、加熱器による加熱効率も向上できる。
【００３２】
加熱器１１の槽４９をバルク貯槽３へ取り付けるとき、フランジ部４９ａ上にシール部材５１を載置した状態で、槽４９のフランジ部４９ａに形成された貫通穴４９ｂを、バルク貯槽３の底部外表面に突設された対応するボルト５５に位置合わせし、各ボルト５５を槽４９のフランジ部４９ａに形成された貫通穴４９ｂに挿入する。この後、各ボルト５５に、ボルト５５に対応するナット５９を螺合させて締め込み、加熱器１１の槽４９のフランジ部４９ａをバルク貯槽３の底部外表面方向に押圧した状態とする。これにより、槽４９のフランジ部４９ａとバルク貯槽３の底部外表面との間にシール部材５１が挟み込まれた状態で加熱器１１の槽４９が水密にバルク貯槽３の底部に取り付けられる。
【００３３】
このようにして槽４９をバルク貯槽３の底部に取り付けた後、図１及び図３に示すように、加熱器１１の槽４９に往路側熱媒管路１９ａ、復路側熱媒管路１９ｂを連結する。本実施形態の加熱器１１の槽４９は、図４に示すように、円形状になっており、往路側熱媒管路１９ａは、円形状の槽４９の中心部に槽４９の底側から連結されている。
【００３４】
本実施形態の加熱器１１の槽４９内には、円形状の槽４９の中心を中心とする同心円状の複数の隔壁４９ｃが形成されている。複数の隔壁４９ｃは、槽４９の底面から開口つまり上方に向けて突設されている。複数の隔壁４９ｃの底面から上端までの高さは、槽４９の外壁の底面から上端つまりフランジ部４９ａの上面までの高さよりも低く形成されている。したがって、槽４９をバルク貯槽３の底部の外表面に取り付けたとき、複数の隔壁４９ｃの上端は、バルク貯槽３の底部の外表面、本実施形態ではシート状部材５７に当接せず、複数の隔壁４９ｃの上端とバルク貯槽３の底部の外表面との間には隙間が形成される。
【００３５】
したがって、往路側熱媒管路１９ａから加熱器１１の槽４９内に流入した熱媒は、図４に波線の矢印で示すように、最も内側の隔壁４９ｃで画成された中心部の空間から、各隔壁４９ａの上端とバルク貯槽３の底部の外表面との間の隙間を通り、最も外側の隔壁４９ｃと槽４９の外壁とで画成された空間に向けて放射状に流れ、最も外側の隔壁４９ｃと槽４９の外壁とで画成された空間から、この空間に連通する復路側熱媒管路１９ｂに流出する。すなわち、加熱器１１の槽４９の最も内側の隔壁４９ｃで画成された中心部の空間、隣り合う隔壁４９ｃで画成された環状の空間、そして、最も外側の隔壁４９ｃと槽４９の外壁とで画成された環状の空間は、槽４９の中心部分から周縁部分に向けて槽４９内に流入してきた熱媒が順次通流して行く複数の流路４９ｄとなる。
【００３６】
なお、隔壁４９ｃの上端とバルク貯槽３の底部の外表面との間の隙間は、槽４９内全体に熱媒が満たされ、槽４９内の熱媒が、バルク貯槽３の底部の外表面、本実施形態ではシート状部材５７に接触するように、熱媒の種類や流量、槽４９内の容積、往路側熱媒管路１９ａや復路側熱媒管路１９ｂの管径などに応じて適宜決定する。また、最も内側の隔壁４９ｃで画成された中心部の空間からなる流路４９ｄには、槽４９の外側から、内側に温度感知部が挿通された状態で水密に温度スイッチ１３が取り付けられている。
【００３７】
本実施形態の液化ガス供給装置１では、制御部２３は、圧力スイッチ９からの信号に応じてポンプ１７の発停を制御する。つまり、制御部２３は、例えば、バルク貯槽３内の圧力が圧力スイッチ９に予め設定した圧力以下のときには、ポンプ１７を作動させて往路側熱媒管路１９ａを介して加熱器１１に加熱された熱媒を通流させる。一方、バルク貯槽３内の圧力が圧力スイッチ９に予め設定した圧力よりも高くなり、バルク貯槽３内の液化ガスの加熱が必要ないときには、ポンプ１７を停止し熱媒の加熱と加熱器１１への熱媒の通流を停止する。このようなポンプ１７を作動させるための圧力スイッチ９に対する設定値とポンプ１７を停止させるための圧力スイッチ９に対する設定値との間、つまり、圧力スイッチ９をオンするための設定値とオフするための設定値との間には、適宜幅を設けることもできる。
【００３８】
また、制御部２３は、過熱を防止するため、温度スイッチ１３からの信号に応じてもポンプ１７の発停を制御する。つまり、制御部２３は、加熱器１１内の熱媒の温度に応じて、例えば、加熱器１１内の熱媒の温度が温度スイッチ１３に予め設定した温度以上のときには、バルク貯槽３内の圧力などに関係なく、ポンプ１７を停止し熱媒の加熱と加熱器１１への熱媒の通流を停止する。加熱器１１内の熱媒の温度が温度スイッチ１３に予め設定した温度よりも低いときには、必要に応じてポンプ１７が作動できる状態とする。これにより、圧力スイッチ９が故障するなどの異常が生じた際、加熱器１１によってバルク貯槽３内の液化ガスが過熱されるのを防止することができる。このような温度スイッチ１３に対する設定値、つまり、温度スイッチ１３をオンするための設定値とオフするための設定値との間には、適宜幅を設けることもできる。
【００３９】
なお、従来の液化ガス供給装置のバルク貯槽では、バルク貯槽を加熱器も含めて覆う保温カバーを設けた構成としている場合があるが、本実施形態の液化ガス供給装置１では、バルク貯槽３が加熱器１１によって底部側からのみ加熱されるようにするため、加熱器１１の熱をバルク貯槽３の周囲全体に伝える役割をする保温カバーは設けない。
【００４０】
このような構成の液化ガス供給装置の動作や本発明の特徴部などについて説明する。液化ガス供給装置１によって、気槽の液化ガスを利用する燃料電池３３に供給しているとき、バルク貯槽３内の圧力が予め設定された圧力以下になり、圧力スイッチ９がオン信号を発信すると、制御部２３がポンプ１７に作動信号を送信する。ポンプ１７は、制御部２３から作動信号を受けると作動を開始する。これにより、熱媒タンク１５から往路側熱媒管路１９ａを介して加熱器１１へ、加熱器１１から復路側熱媒管路１９ｂを介して熱媒タンク１５へ熱媒が循環する。
【００４１】
このとき、熱媒タンク１５から流出して往路側熱媒管路１９ａを通流する熱媒は、熱交換器２１で、燃料電池３３の排熱を回収した給湯用の湯との間の熱交換によって加熱される。なお、燃料電池３３の排熱による熱量だけでは要求された給湯温度にできない場合などには、バックアップ給湯器４７ｂによって給湯用の水や湯の加熱が行われる。
【００４２】
熱交換器２１で加熱された熱媒は、往路側熱媒管路１９ａから加熱器１１の槽４９内に流入する。加熱器１１の槽４９内に流入した熱媒は、バルク貯槽３と熱交換を行い、バルク貯槽３内に収容された液相の液化ガスを昇温する。このように、加熱器１１の槽４９内を通流する熱媒の熱がバルク貯槽３に伝熱されることにより、バルク貯槽３内に収容された液相の液化ガスが蒸発して気化し、バルク貯槽３内の圧力が、燃料電池３３が要求する供給圧力以上に維持される。そして、バルク貯槽３内の気相の液化ガスは、圧力調整器２９によって燃料電池３３が要求する供給圧力に調整され、燃料電池３３に供給される。
【００４３】
このとき、本実施形態では、加熱器１１によってバルク貯槽３の底部側からのみ加熱することにより、バルク貯槽３内の底部近傍の液相の液化ガスの部分が他の部分よりも高温になるため、バルク貯槽３内の液相の液化ガスに対流が生じる。したがって、バルク貯槽３内の液相の液化ガスが攪拌された状態となり、バルク貯槽３内の底部上に残留分が溜まり難く、バルク貯槽３内の液相の液化ガス中の高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度が平準化、均一化される。
【００４４】
さらに、本実施形態では、加熱器１１の槽４９の中央部分から周縁部分に向けて槽４９内に流入してきた熱媒が順位通流して行く複数の流路４９ｄが形成されている。このため、バルク貯槽３内の最も液相の液化ガスの温度が低い底部の中央部分で、加熱器１１による加熱温度が最も高くなる。したがって、加熱器１１による加熱温度とバルク貯槽３内の液相の液化ガスとの温度差は、バルク貯槽３内の底部の中央部分が最も大きくなる。つまり、バルク貯槽３内の底部の中央部分が加熱の相対温度が最も高くなり、バルク貯槽３内の液相の液化ガスの対流の発生が促進され、バルク貯槽３内の液相の液化ガス中に対流をより確実に生じさせることができる。
【００４５】
このように、本実施形態の液化ガス供給装置１では、加熱器１１によってバルク貯槽３の底部側からのみ加熱することにより、バルク貯槽３内の液相の液化ガスに対流が生じる。このため、バルク貯槽３内の液相の液化ガスが攪拌された状態となってバルク貯槽３内の底部上に残留分が溜まり難くなり、バルク貯槽３内の液相の液化ガス中の高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度が平準化される。加えて、加熱器１１の槽４９の中央部分から周縁部分に向けて槽４９内に流入してきた熱媒が順位通流して行く複数の流路４９ｄが形成されている。このため、バルク貯槽３内の液相の液化ガスの対流の発生が促進され、バルク貯槽３内の液相の液化ガス中に対流を確実に生じさせることができる。したがって、容器内の液相の液化ガスが攪拌された状態となり、容器内の底面上に、高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度が高くなった残留分が溜まり難くなるため、液相の液化ガス中の高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度上昇を抑制し、供給する気相の液化ガス中の高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度上昇を抑制できる。
【００４６】
さらに、気相の液化ガス中の硫黄分の濃度上昇を抑制できることにより、気相の液化ガスを供給する燃料電池３３といったような機器類や設備の構成部品や部材などの硫黄分による劣化を抑制できる。これにより、機器や設備の構成部品などの交換頻度の増大を防ぐこと、また、保守点検作業の頻度や手間が増えるのを防ぐことなどができる。
【００４７】
さらに、本実施形態では、加熱器１１の槽４９内に、槽４９内の底面から上方に向けて形成された複数の隔壁４９ｃを形成し、隔壁４９ｃの底面から上端までの高さを、槽４９の外壁の底面から上端までの高さよりも低く形成することで、槽４９の中央部分から周縁部分に向けて熱媒が順次通流して行く複数の流路を形成している。このため、加熱器の槽内に配管などによって槽の中央部分から少なくとも対向する縁部分に向けて熱媒が通流して行く流路を形成した場合に比べ、加熱器の構成を簡素化でき、また、軽量化や小型化などが可能になる。
【００４８】
加えて、本実施形態では、復路側熱媒管路１９ｂの熱媒タンク１５内へ熱媒を流入させる流入口４５は、タンク本体１５ａ内上部の空気４１中で開口し、往路側熱媒管路１９ａの熱媒タンク１５内の熱媒が流出する流出口は、タンク本体１５ａ内の熱媒３９中で開口している。このため、熱媒中に気泡が混入し難くなり、熱交換器２１での熱交換効率や加熱器１１での加熱効率を向上できる。したがって、バルク貯槽３内の液相の液化ガス中に対流をより確実に生じさせることができ、供給する気相の液化ガス中の高沸点炭化水素分や硫黄分の濃度上昇をより確実に抑制できる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、熱交換器２１によって排熱源となる燃料電池３３からの排熱を利用して加熱器１１に供給される熱媒を加熱している。このため、燃料電池３３の排熱を有効利用でき、エネルギーの活用効率の向上つまり省エネルギー性の向上が可能となる。加えて、液化ガス供給装置１が供給した気相の液化ガスで燃料電池３３が駆動され、その燃料電池３３で生じた排熱を利用して液化ガス供給装置１の加熱器１１による液化ガスの加熱による供給圧力の維持が行われる。このため、液化ガス供給装置と燃料電池により自己完結型のエネルギー供給システムを構築できる。
【００５０】
さらに、本実施形態では、熱交換器２１は、排熱源となる燃料電池３３からの排熱で加熱された給湯用の湯との間で熱交換を行うことで熱媒を加熱している。このため、給湯用の湯を直接バルク貯槽３の加熱に用いないため、給湯用の湯の汚染などを抑制し、衛生的な湯を供給できる。
【００５１】
また、本実施形態では、円形状で、内部に同心円状に複数の隔壁４９ｃを突設することにより、同心円状の複数の流路４９ｄを形成した槽４９を有する加熱器１１を備えた構成を示している。しかし、加熱器は、このような加熱器１１の構成に限らず、加熱された熱媒でバルク貯槽３の底面側から加熱を行うものであれば、様々な構成、構造の加熱器を用いることができる。なお、本実施形態のように複数の隔壁を突設することにより、複数の流路を形成した槽を用いた加熱器で、槽の形状を方形状とする場合、例えば図５に示す加熱器５２のような構成とすることでも、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
加熱器５２は、図５に示すように、長方形状の槽５３を用いており、上面が開口された箱体であり、開口の周囲つまり開口周縁部には、外側に向けて張り出したフランジ部５３ａが形成されている点、フランジ部５３ａに、槽５３の開口を囲む状態で複数の貫通穴５３ｂが形成されている点などは、本実施形態の槽４９と同じである。しかし、加熱器５２の槽５３では、長辺方向に沿って平行に複数の隔壁５３ｃが形成されており、隣り合う隔壁５３ｃで画成された空間、槽５３の長辺側の外壁と隔壁５３ｃとで画成された空間が、熱媒が順次通流する複数の流路５３ｄを形成している。
【００５３】
そして、往路側熱媒管路１９ａは、槽４９の平面方向の中心軸に沿う部分に位置する２本の流路５３ｄに連通しており、復路側熱媒管路１９ｂは、槽５３の長辺側の対向する縁部に位置する２本の流路５３ｄつまり槽５３の長辺側の外壁と隔壁５３ｃとで画成された空間からなる流路５３ｄに連通している。したがって、加熱器５２には、２本の復路側熱媒管路１９ｂが連結されており、２本の復路側熱媒管路１９ｂは途中で１本の復路側熱媒管路１９ｂに合流する。なお、隔壁５３ｃの高さなどは、本実施形態の槽４９の隔壁４９ｃと同様である。このように、槽５３の平面方向の中心軸に沿う部分から少なくとも対向する縁部分に向けて槽５３内に流入してきた熱媒が順次通流して行く複数の流路５３ｄが形成された構成などにすることもできる。
【００５４】
また、本実施形態では、バルク貯槽３内の圧力を検出する検出手段として、バルク貯槽３内の気相部５の圧力を検出する圧力スイッチ９を設けている。しかし、検出手段は、バルク貯槽３内の気相部５の圧力に相関する値であれば、バルク貯槽３内の温度などの値を検出する検出手段を用いることができ、さらに、バルク貯槽３内の気相部５の圧力に相関していれば、ガス管路７のバルク貯槽３からの出口部分内の圧力などを検出する検出手段などを用いることもできる。
【００５５】
また、本発明は、本実施形態の構成の液化ガス供給装置１に限らず、液化ガスを収容する容器に加熱器を設けた様々な構成の液化ガス供給装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明を適用してなる液化ガス供給装置の一実施形態の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明を適用してなる液化ガス供給装置の一実施形態の往路側熱媒管路と復路側熱媒管路が連結された熱媒タンクの概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明を適用してなる液化ガス供給装置の一実施形態の加熱器の概略構成を、槽を容器に取り付けた状態で示す側面図である。
【図４】本発明を適用してなる液化ガス供給装置の一実施形態の加熱器を構成する槽内の熱媒の流路構造を、加熱器を容器から取り外した状態で示す平面図である。
【図５】本発明を適用してなる液化ガス供給装置の一実施形態の変形例として、加熱器を構成する槽内の熱媒の別の流路構造を、加熱器を容器から取り外した状態で示す平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  液化ガス供給装置
３  バルク貯槽
５  気相部
７  ガス管路
９  圧力スイッチ
１１  加熱器
１３  温度スイッチ
１７  ポンプ
１９ａ  往路側熱媒管路
１９ｂ  復路側熱媒管路
２５  液相部
３３  燃料電池
４９  槽
【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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