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技術 容器内の気相部の圧力管理方法とその装置

出願人 金光俊典
発明者 金光俊典中井資
出願日 2007年3月12日 (13年9ヶ月経過) 出願番号 2007-061839
公開日 2008年9月25日 (12年3ヶ月経過) 公開番号 2008-224369
状態 拒絶査定
技術分野 流体圧力測定
主要キーワード 圧力指示器 可燃性雰囲気 クラペイロン 容器内液体 圧力値表示 導圧管路 貯蔵液体 計算出力
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2008年9月25日)のものです。
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図面 (2)

課題

従来の液体および当該液体の蒸気を合わせ貯蔵した容器内の気相部の圧力測定方法においては、当該圧力値の変動を検知するために当該測定検知部が直接的または機械介在物を介して測定対象の液体の蒸気に接触するものであった。このために当該容器の素材、構造、当該測定検知部の素材、及び構造に大きな制約を必要としていた。

解決手段

本発明の主要な構成要素の一つである演算装置及びまたは記憶装置に予め書き込んでおいた、計測対象の液体の温度値代入することにより当該液体の平衡蒸気圧を算出できる計算式とその計算手順に従い、当該液体と当該液体の蒸気を合わせ貯蔵した容器の温度を計測し当該演算装置に入力して計算させ、当該計算出力値を圧力指示器において圧力値表示させるため、容器の素材、構造、及び設置条件になんらの制約を与えることなく簡素な圧力測定方法とその利用装置を実現したものである。

概要

背景

従来、容器内の気相部の圧力計測は、容器壁体に設ける開口部及び導圧管、等を介して容器内の圧力を取り出し、隔壁,等を介して力として取り出し、当該力の強弱度合いに応じて圧力値として計測する方法が一般的であった。
このためには容器内の圧力を圧力計測部まで伝えるための導圧管や圧力を力に変えるための隔壁、等の仕組みと容器壁に開口部を取り付ける必要があった。

一方、容器内の圧力を直接的または間接的に起電力に変換する素子(以下、圧力変換素子という)を利用して圧力計測する方法が提案されている、このためには当該変換素子機械力をロスなく伝達させる必要があり、そのために装置構造や全体の配置、等において制約が必要となるものであった。

また、固有振動数音波電磁波等の気相中の透過特性が圧力の違いによって変化することを利用した方法も提案されているが、当該固有振動数や音波、電磁波等の発生装置や音波、電磁波等の受信装置精密機械であり、その機能や精度の維持に細心の注意を要するもので一般的ではなかった。
特開2006−284523号公報
特開2005−147961号公報
特開2002−122498号公報

概要

従来の液体および当該液体の蒸気を合わせ貯蔵した容器内の気相部の圧力測定方法においては、当該圧力値の変動を検知するために当該測定検知部が直接的または機械介在物を介して測定対象の液体の蒸気に接触するものであった。このために当該容器の素材、構造、当該測定検知部の素材、及び構造に大きな制約を必要としていた。 本発明の主要な構成要素の一つである演算装置及びまたは記憶装置に予め書き込んでおいた、計測対象の液体の温度値代入することにより当該液体の平衡蒸気圧を算出できる計算式とその計算手順に従い、当該液体と当該液体の蒸気を合わせ貯蔵した容器の温度を計測し当該演算装置に入力して計算させ、当該計算出力値を圧力指示器において圧力値表示させるため、容器の素材、構造、及び設置条件になんらの制約を与えることなく簡素な圧力測定方法とその利用装置を実現したものである。

目的

以上に述べた従来の容器内の気相部の圧力を計測する方法において必要とされた容器壁体を貫通する開口部、導圧管路、圧力を力にかえるための隔壁部、等を設けることなく、また超音波発信機や電磁波を発信または受信するための精密機器を配置することなく、温度計測とその演算処理による維持管理が容易且つ簡素な容器内の気相部の圧力計測方法と当該圧力計測方法を利用した圧力計測、指示及びまたは調節器を実現することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

液体及び当該液体の蒸気を合わせ貯蔵した容器内の当該液体の温度を計測し、当該液体の温度と当該液体の温度における当該液体の平衡蒸気圧との関係から定める平衡蒸気圧計算式に、当該液体の温度を代入して当該液体の平衡蒸気圧を算出し、当該算出値を当該容器内の気相部の圧力値として表示することを特徴とする容器内の気相部の圧力管理方法とその装置。

請求項2

請求項1に記載の容器内の気相部の圧力計測方法において、液体の温度の計測値デジタル信号に変換し当該平衡蒸気圧の計算式に代入し平衡蒸気圧を算出するためのマイクロコンピューターを利用した演算機能を有する演算装置と当該演算装置の算出値を当該容器内の気相部の圧力値として出力し表示させる圧力指示器を主要構成機器として一体的に接続配置することを特徴とする、容器内の気相部の圧力管理方法とその装置。

請求項3

請求項2に記載の容器内の気相部の圧力計測方法とその装置において、容器内の温度を一定に保つことにより容器内の圧力を一定の圧力に維持することを特徴とする容器内の気相部の圧力管理方法とその装置。

技術分野

0001

本発明は、容器内の気相部における温度を測定し換算式より圧力を計算し求め当該圧力値により容器内の圧力を管理するものである。

背景技術

0002

従来、容器内の気相部の圧力計測は、容器壁体に設ける開口部及び導圧管、等を介して容器内の圧力を取り出し、隔壁,等を介して力として取り出し、当該力の強弱度合いに応じて圧力値として計測する方法が一般的であった。
このためには容器内の圧力を圧力計測部まで伝えるための導圧管や圧力を力に変えるための隔壁、等の仕組みと容器壁に開口部を取り付ける必要があった。

0003

一方、容器内の圧力を直接的または間接的に起電力に変換する素子(以下、圧力変換素子という)を利用して圧力計測する方法が提案されている、このためには当該変換素子機械力をロスなく伝達させる必要があり、そのために装置構造や全体の配置、等において制約が必要となるものであった。

0004

また、固有振動数音波電磁波等の気相中の透過特性が圧力の違いによって変化することを利用した方法も提案されているが、当該固有振動数や音波、電磁波等の発生装置や音波、電磁波等の受信装置精密機械であり、その機能や精度の維持に細心の注意を要するもので一般的ではなかった。
特開2006−284523号公報
特開2005−147961号公報
特開2002−122498号公報

発明が解決しようとする課題

0005

以上に述べた従来の容器内の気相部の圧力を計測する方法において必要とされた容器壁体を貫通する開口部、導圧管路、圧力を力にかえるための隔壁部、等を設けることなく、また超音波発信機や電磁波を発信または受信するための精密機器を配置することなく、温度計測とその演算処理による維持管理が容易且つ簡素な容器内の気相部の圧力計測方法と当該圧力計測方法を利用した圧力計測、指示及びまたは調節器を実現することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、容器の壁体の一部または複数部に接触配置した温度計測器により容器内の液体の温度を計測し、当該温度計測値を用いてマイクロコンピューターを利用した演算装置内の記憶装置部に書き込んでおいた平衡蒸気圧p*の計算式に従って演算処理することにより容器内の圧力を計測するものであり、単一成分からなる液体、単一または2以上の溶質溶媒からなる溶液、2成分以上からなる混合液、等の液体に対しても、当該液体の温度と当該液体の平衡蒸気圧が示す関係式を当該演算装置の記憶装置部に書き込むことにより、簡易に容器内の気相部の圧力計測を行うための方法とその装置を実現するものである。

発明の効果

0007

本発明は、以上のように構成配置されているので、以下に記載されるような効果を奏する。

0008

本発明における計測機器部と計測対象の容器との機械的位置関係は、温度計測器の受熱部を容器の一部または複数部に接触配置するだけであり、容器内の腐食性雰囲気可燃性雰囲気、圧力、等への材質や構造上の配慮が無用である。

0009

また、測定対象の液体の種類毎に、当該液体に対する平衡蒸気圧の計算式を書き換え、または変更を行う。このため従来の方法や装置に比べて極めて汎用的、且つ簡素な方法と装置を実現できる。

発明を実施するための最良の形態

0010

液体の温度Tを計測する方法として、熱電対温度変化に対する起電力特性を利用する温度計測器、または金属、サーミスター、等の温度変化に対する電気抵抗特性を利用する温度計測器(以下、接触式温度計という)を用いることにより、簡素化できる。
また演算機にはマイクロコンピューターを利用した演算装置と当該演算装置に電気的に接続配置した記憶装置部に測定対象の液体の種類に対する平衡蒸気圧の計算式を予め書き込んでおいて当該液体の平衡圧力を算出させる。
当該計算式を書き換え可能にしておくことにより、測定対象液体毎の平衡蒸気圧の計測を可能ならしめて、本発明の装置の汎用性をもたせることができる。

0011

特に、単一成分からなる液体と当該液体の蒸気を合わせ貯蔵した容器6内の当該液体の平衡蒸気圧p*の計算式として従来提案されていた当該液体の温度Tにおける相転移エンタルピー値ΔHを当該液体の温度Tに対して定数仮定して求めたクラウジウス-クラペイロン式(以下、C−C式という)、または当該C−C式の精度を上げるための補正式(以下、C−C補正式という)に代えて、当該液体の温度Tにおける当該液体の相転移エントロピー値ΔSと当該液体の温度Tから得る関係を1次関数式近似させて得た式ΔS=aT+b(以下、ΔS−T1次式という)をT倍して得るTΔSが、TΔS=ΔHであることから当該C−C式の導出過程においてΔHにTΔS、即ちT(aT+b)を代入して得る式を、さらに積分して得る式lnp* = AT+BlnT+C(以下、中井—金光式という)を利用することにより、取り扱いが日常的な無機系の液体である水やアンモニア有機系の液体であるメタノールベンゼン、等において広い温度範囲において、誤差0.5〜0.3%以下程度の極めて高い精度で圧力計測ができる。

0012

液体の種類によっては、必要に応じて分割した温度範囲毎にΔS−T1次式を決定しそれぞれの温度範囲において適用することにより、より精度を上げることができる。

0013

本発明の主要構成部の一つである演算装置2、平衡蒸気圧の計算式を書き込んだ記憶装置3、演算装置2の出力値を圧力値として表示するための圧力指示器4、制御信号出力器5、等は必要に応じて容器6の設置近傍場所から離れた管理室等に配置し有線または無線通信により遠隔管理することができる。

0014

また、本発明を一体的に構成配置して、電源として単相電源、及びまたは蓄電池、等を利用して可搬式として移動利用することができる。

0015

当該容器6内に、溶液及び当該溶液の溶媒蒸気が合わせ貯蔵されている場合には、当該溶媒の平衡蒸気圧p*の計算式としての中井−金光式に、当該溶媒の平衡蒸気圧p*の濃度依存性にかかる補正を行った式を利用することで高い精度で圧力計測ができる。
また、当該容器6内に二つ以上の複数成分混合液体及び当該混合液体の蒸気が合わせ貯蔵されている場合には、当該混合液体の平衡蒸気圧p*の計算式として実験式を利用することで高い精度で圧力計測ができる。
また、当該液体がいずれの場合にも、当該液体の平衡蒸気圧p*の計算式として一般的な経験則を数式化した式、または実験式を利用することもできる。

0016

容器6内に貯蔵する液体の種類の変更時には、当該液体の種類に応じて、記憶装置3に書き込んだ当該液体の平衡蒸気圧p*の計算式、及び圧力制御条件、等を書き換えて使用することもできる。また、当該計算式を演算装置2内の記憶装置3に直接書き込むこともできるし、記憶装置3を脱着式として現場での書き換え作業を簡略化することもできる。また記憶装置3を遠隔地の管理室等に配置し有線または無線通信によって計算式、及びまたは圧力制御条件を必要に応じて随時変更入力し遠隔管理することができる。

0017

図1は本発明の装置の一実施例としてアンモニアの液と蒸気を合わせ貯蔵する容器6を有し当該容器6内のアンモニアガスを一定圧力で供給するための装置において、外部から容器6を間接的に加熱または冷却することにより容器6の温度、即ち平衡蒸気圧p*を目的の値に制御するために、当該容器6を加熱するための温熱媒体を流す配管8と冷却するための冷熱媒体を流す配管9を容器6の壁体外周部に接触してそれぞれ配置させ、また配管8,9の熱媒体の流量をそれぞれ制御するための流量調節弁10,11が配管8,9にそれぞれ設けてあるアンモニアガス定圧供給設備に、本発明の主要な構成機器である接触式温度計測器1、演算装置2、当該演算装置2に当該アンモニアガスの平衡蒸気圧の計算式を予め書き込んだ記憶装置3、演算装置2の算出値を圧力値として表示するための圧力指示器4、及び当該圧力値が目標の値になったことを知らしめる制御信号出力器5を当該容器6の近傍に結線配置し、接触式温度計測器1の受熱部を容器6の壁体に接触配置して温度計測を行い、当該温度計測値を演算装置2に入力し当該アンモニアガスの平衡蒸気圧値を算出せしめ、当該算出値を圧力指示器4に圧力値として表示すると共に、制御信号出力器5より出力させる制御信号によって、当該流量調節弁10,11を開閉せしめ容器6内の圧力を常時目標圧力に調節することにより、当該アンモニアガスを常時目標圧力で供給せしめるよう構成した、アンモニアガス定圧供給設備の圧力制御システム図である。

0018

本発明の圧力計測方法によれば、容器内液体の温度を計測、演算処理することにより簡易に当該容器内の液体の蒸気圧力を計測、検知することができる。
このことは、取り扱いが困難な腐食性、毒性、可燃性高圧高温極低温、等の液体および当該液体の蒸気を合わせ貯蔵する容器において、当該容器内の温度を熱媒体等を利用して間接的に加熱または冷却して特定の温度に保つことにより当該容器内の圧力を簡易、且つ精度良く任意の圧力に変更または維持する制御方法を実現したものであり、且つ当該液体及びまたは当該液体の蒸気を簡易、且つ精度良く任意の圧力で送出せしめる方法を実現したものである。

0019

本発明は、以上のように構成、配置されることにより、圧力計測対象の容器6の材質、構造、使用圧力条件、貯蔵液体の種類等に特別の制約を与えることもなく、容器6の圧力計測、圧力制御、並びに容器からの気体送出圧力の制御を極めて簡易、且つ精度良く行うことができ、圧力計測・指示・調節器としても、また取り扱いが困難な腐食性、毒性、可燃性、高温、極低温、高圧、等の液体および当該液体の蒸気を合わせ貯蔵する容器における簡易、且つ精度の高い圧力維持、制御の方法を実現したものであり、多用途に役立つものである。

図面の簡単な説明

0020

本発明の主要機器の構成と周辺機器間の結線配置の説明図(実施例1)

符号の説明

0021

1接触式温度計測器
2演算装置
3記憶装置
4圧力指示器
5制御信号出力器
6容器
アンモニア蒸気送出管
冷熱媒配管
温熱媒配管
10流量調節弁
11 流量調節弁
12気相部
13 液相部
14気液界面
15アンモニア液補充口

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