JP2013076510A - ガス供給装置及び燃焼システム - Google Patents

Abstract

【課題】混合された燃料ガスが燃焼装置に供給されることを抑制することができるガス供給装置を提供すること。
【解決手段】第１ガスＧ１を燃焼装置５に向けて供給する第１ガスラインＬ１と、第２ガスＧ２を燃焼装置５に向けて供給する第２ガスラインＬ２と、第１ガスＧ１又は第２ガスＧ２のいずれかを燃焼装置５に向けて供給する共通ガスラインＬ３と、第１ガスラインＬ１と共通ガスラインＬ３との間又は第２ガスラインＬ２と共通ガスラインＬ３との間のいずれかを選択的に連通させるように切り換え可能な三方弁３１と、第１ガスライン開閉弁１１と、第２ガスライン開閉弁２１と、共通ガスライン開閉弁３２と、第１ガスライン開閉弁１１を開き且つ第２ガスライン開閉弁２１を閉じる第１開閉状態、又は、第２ガスライン開閉弁２１を開き且つ第１ガスライン開閉弁１１を閉じる第２開閉状態、のいずれかを選択的に切り換え可能な選択スイッチ６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス供給装置及びこれを備えた燃焼システムに関する。

近年、環境への配慮から、下水汚泥や有機性工業排水等から発生するバイオガス（第２ガス）を燃料ガスとして利用する燃焼システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の燃焼システムにおいては、バイオガスの燃焼状態を安定させるために、ボイラ（燃焼装置）に燃料ガスを供給する前に、バイオガスに都市ガス（標準ガス，第１ガス）を補助的に混合して使用する。

しかし、バイオガスと都市ガスとが混合された燃料ガスを使用する場合には、バイオガスと都市ガスとの混合状態が好適に調整されないと、混合された燃料ガスの燃焼状態が不安定になる可能性がある。

これに対し、燃料ガスとして、都市ガス及びバイオガスのうちのいずれか一方を選択して、ボイラに供給するように構成した燃焼システムが知られている。このような燃焼システムにおいては、都市ガス及びバイオガスのうちのいずれか一方を単独で燃焼させることができるため、燃料ガスの燃焼状態を安定させることができる。

このような燃焼システムにおいて、都市ガスをボイラに向けて供給する第１ガスラインと、バイオガスをボイラに向けて供給する第２ガスラインと、第１ガスライン及び第２ガスラインの下流側に接続され都市ガス又はバイオガスをボイラに向けて供給する共通ガスラインと、を有する燃焼システムがある。この燃焼システムにおいては、第１ガスライン、第２ガスライン及び共通ガスラインが接続される接続部分に設けられた三方弁により、都市ガス及びバイオガスが流通する経路を切り換えることで、都市ガス及びバイオガスのうちのいずれかをボイラに供給することができる。

特開２００２−２２６８７８号公報

しかし、三方弁を切り換えることで２つの種類の燃料ガスのうちのいずれかをボイラに供給するように構成した場合には、例えば、三方弁が故障等することで、２つの種類の燃料ガスが混合される可能性があるため、安全性が低下する可能性がある。そのため、２つの種類の燃料ガスを供給可能なガス供給装置において、混合された燃料ガスがボイラに供給されることを抑制することができるガス供給装置が望まれている。

本発明は、２つの種類の燃料ガスを供給可能なガス供給装置において、混合された燃料ガスが燃焼装置に供給されることを抑制することができるガス供給装置を提供することを目的とする。
また、前記ガス供給装置を備えた燃焼システムを提供することを目的とする。

本発明は、第１ガスを燃焼装置に向けて供給する第１ガスラインと、第２ガスを前記燃焼装置に向けて供給する第２ガスラインと、前記第１ガスライン及び前記第２ガスラインの下流側に接続され、前記第１ガスラインを流通する第１ガス又は前記第２ガスラインを流通する第２ガスのいずれかを前記燃焼装置に向けて供給する共通ガスラインと、前記第１ガスラインと前記第２ガスラインと前記共通ガスラインとを接続する三方弁であって、前記第１ガスラインと前記共通ガスラインとの間又は前記第２ガスラインと前記共通ガスラインとの間のいずれかを選択的に連通させるように切り換え可能な三方弁と、前記第１ガスラインの途中に設けられ、前記第１ガスラインを開閉する第１ガスライン開閉弁と、前記第２ガスラインの途中に設けられ、前記第２ガスラインを開閉する第２ガスライン開閉弁と、前記共通ガスラインの途中に設けられ、前記共通ガスラインを開閉する共通ガスライン開閉弁と、前記第１ガスライン開閉弁を開き且つ前記第２ガスライン開閉弁を閉じる第１開閉状態、又は、前記第２ガスライン開閉弁を開き且つ前記第１ガスライン開閉弁を閉じる第２開閉状態、のいずれかを選択的に切り換え可能な選択スイッチと、を備えるガス供給装置に関する。

また、前記共通ガスライン開閉弁の開閉状態を制御する制御部を更に備えることが好ましい。

また、前記制御部は、前記選択スイッチによる前記第１開閉状態と前記第２開閉状態との切り換えを制御することが好ましい。

また、前記第１ガス及び前記第２ガスは、可燃性気体であることが好ましい。

また、前記第１ガスは、標準ガスであり、前記第２ガスは、バイオガスであることが好ましい。

また、本発明は、前記燃焼装置と、前記ガス供給装置と、を備える燃焼システムに関する。

本発明によれば、２つの種類の燃料ガスを供給可能なガス供給装置において、混合された燃料ガスが燃焼装置に供給されることを抑制することができるガス供給装置を提供することができる。
また、前記ガス供給装置を備えた燃焼システムを提供することができる。

本発明の一実施形態としての燃焼システム１の全体構成図である。 本実施形態に係る燃焼システム１の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の燃焼システム１について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態としての燃焼システム１の全体構成図である。

本実施形態の燃焼システム１は、燃焼装置としてのボイラ５に、燃料ガスとして、第１ガスとしての標準ガスＧ１又は第２ガスとしてのバイオガスＧ２のいずれかを供給するシステムである。標準ガスＧ１及びバイオガスＧ２は、可燃性気体である。
図１に示すように、本実施形態の燃焼システム１は、主として、ボイラ５と、ガス供給装置１０とを備える。ボイラ５は、燃料ガスの燃焼が行われるボイラ本体を備える。ボイラ本体においては、ガス供給装置１０により供給された燃料ガスがボイラ本体内に設けられたバーナ（図示せず）により燃焼され、この燃焼により発生した燃焼ガスがボイラ本体の缶体（図示せず）の内部の水を加熱するように構成されている。

ガス供給装置１０は、主として、燃料供給ラインＬと、各種の弁と、選択スイッチ６と、制御部７と、を備えて構成される。
燃料供給ラインＬは、第１ガスラインとしての標準ガスラインＬ１と、第２ガスラインとしてのバイオガスラインＬ２と、共通ガスラインＬ３とを備える。

標準ガスラインＬ１は、ボイラ５の主燃料である都市ガス等の標準ガスＧ１をボイラ５に向けて供給するラインである。なお、標準ガスＧ１としては、プロパンガス等のガス燃料でもよい。標準ガスラインＬ１は、その上流側において標準ガスＧ１が供給されると共に、その下流側の端部において、三方弁３１（後述）に接続される。標準ガスラインＬ１には、標準ガスＧ１の供給側から三方弁３１に向けて順に、第１ガスライン開閉弁としての標準ガスライン開閉弁１１と、標準ガスライン流量制御弁１２と、が設けられる。

標準ガスライン開閉弁１１は、標準ガスラインＬ１の途中に設けられており、標準ガスラインＬ１を開閉して、標準ガスラインＬ１を標準ガスＧ１が流通可能な状態又は流通不能な状態に切り換える。標準ガスライン流量制御弁１２は、標準ガスラインＬ１の途中に設けられており、標準ガスラインＬ１を流通する標準ガスＧ１の流量を調整する。

バイオガスラインＬ２は、ボイラ５の副燃料であるバイオガスＧ２をボイラ５に向けて供給するラインである。バイオガスラインＬ２は、その上流側においてバイオガスＧ２が供給されると共に、その下流側の端部において、三方弁３１に接続される。バイオガスラインＬ２には、バイオガスの供給側から三方弁３１に向けて順に、第２ガスライン開閉弁としてのバイオガスライン開閉弁２１と、バイオガスライン流量制御弁２２と、が設けられる。

バイオガスライン開閉弁２１は、バイオガスラインＬ２の途中に設けられており、バイオガスラインＬ２を開閉して、バイオガスラインＬ２をバイオガスＧ２が流通可能な状態又は流通不能な状態に切り換える。バイオガスライン流量制御弁２２は、バイオガスラインＬ２の途中に設けられており、バイオガスラインＬ２を流通するバイオガスＧ２の流量を調整する。

共通ガスラインＬ３は、標準ガスラインＬ１及びバイオガスラインＬ２の下流側に接続される。共通ガスラインＬ３は、その上流側の端部において、三方弁３１（後述）に接続されると共に、その下流側の端部において、ボイラ５に接続される。共通ガスラインＬ３は、標準ガスラインＬ１を流通する標準ガスＧ１又はバイオガスラインＬ２を流通するバイオガスＧ２のいずれかをボイラ５に向けて供給する。共通ガスラインＬ３の途中には、共通ガスライン開閉弁３２が設けられている。共通ガスライン開閉弁３２は、ボイラ５の直前において、共通ガスラインＬ３を開閉して、共通ガスラインＬ３を燃料ガスが流通可能な状態又は流通不能な状態に切り換える。

標準ガスラインＬ１の下流側の端部と、バイオガスラインＬ２の下流側の端部と、共通ガスラインＬ３の上流側の端部とは、三方弁３１に接続されている。三方弁３１は、標準ガスラインＬ１と共通ガスラインＬ３との間、又は、バイオガスラインＬ２と共通ガスラインＬ３との間のいずれかを選択的に連通させるように切り換え可能な弁である。つまり、三方弁３１は、標準ガスラインＬ１を流通する標準ガスＧ１又はバイオガスラインＬ２を流通するバイオガスＧ２のいずれか一方を選択的に、ボイラ５（共通ガスラインＬ３）へ向けて流通させることが可能である。

本実施形態の燃焼システム１において、各種の弁１１，１２，２１，２２，３１，３２は、種々の作動機構及び弁構造を採用することができる。

選択スイッチ６は、標準ガスライン開閉弁１１及びバイオガスライン開閉弁２１を開状態又は閉状態に切り換える。
また、選択スイッチ６は、第１開閉状態又は第２開閉状態のいずれかを選択的に切り換え可能なスイッチである。
選択スイッチ６における第１開閉状態は、標準ガスライン開閉弁１１を開き且つバイオガスライン開閉弁２１を閉じる開閉状態である。この第１開閉状態は、標準ガスラインＬ１を流通する標準ガスＧ１が三方弁３１側へ流通可能な状態で、且つ、バイオガスラインＬ２を流通するバイオガスＧ２が三方弁３１側へ流通不能な状態である。
選択スイッチ６における第２開閉状態は、バイオガスライン開閉弁２１を開き且つ標準ガスライン開閉弁１１を閉じる開閉状態である。この第２開閉状態は、バイオガスラインＬ２を流通するバイオガスＧ２が三方弁３１側へ流通可能な状態で、且つ、標準ガスラインＬ１を流通する標準ガスＧ１が三方弁３１側へ流通不能な状態である。

制御部７は、ＣＰＵ及びメモリを含んで構成される。制御部７には、操作部（図示せず）等からボイラ５に供給する燃料ガスの種類に関する情報が入力される。

制御部７は、入力された燃料ガスの種類に関する情報に基づいて、燃焼システム１におけるボイラ５へ供給する燃料ガスの種類毎に、選択スイッチ６、三方弁３１及び共通ガスライン開閉弁３２の開閉状態を制御する。制御部７は、選択スイッチ６を制御する場合においては、選択スイッチ６による第１開閉状態と第２開閉状態との切り換えを制御する。

具体的には、標準ガスＧ１をボイラ５に供給する場合には、制御部７は、選択スイッチ６を第１開閉状態に切り換えると共に、三方弁３１を標準ガスラインＬ１と共通ガスラインＬ３との間を連通するように切り換え、且つ、共通ガスライン開閉弁３２を開くように制御する。また、バイオガスＧ２をボイラ５に供給する場合には、制御部７は、選択スイッチ６を第２開閉状態に切り換えると共に、三方弁３１をバイオガスラインＬ２と共通ガスラインＬ３との間を連通するように切り換え、且つ、共通ガスライン開閉弁３２を開くように制御する。

制御部７は、標準ガスライン流量制御弁１２及びバイオガスライン流量制御弁２２の開閉状態を制御する。具体的には、制御部７は、標準ガスラインＬ１を流通する標準ガスＧ１又はバイオガスラインＬ２を流通するバイオガスＧ２の流量を検出するセンサ（図示せず）等からの信号が入力されて、入力された信号などに基づいて、標準ガスライン流量制御弁１２及びバイオガスライン流量制御弁２２の開閉状態を制御して、標準ガスＧ１及びバイオガスＧ２の流量を調整する。
メモリには、本実施形態の燃焼システム１の運転を実施する制御プログラムが予め記憶されている。

次に、本実施形態の燃焼システム１において、標準ガスＧ１又はバイオガスＧ２のうちのいずれか一方をボイラ５に供給する制御について、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る燃焼システム１の動作を示すフローチャートである。
本実施形態において、ボイラ５に燃料ガスを供給する前においては、共通ガスライン開閉弁３２は閉状態である。

図２に示すように、ステップＳＴ１において、制御部７には、使用者により操作部等からボイラ５に供給される燃料ガスの種類に関する情報が入力される。

ステップＳＴ２において、制御部７は、入力された燃料ガスの種類に関する情報に基づいて、選択スイッチ６を切り換える。
具体的には、標準ガスＧ１をボイラ５に供給する場合には、制御部７は、選択スイッチ６を第１開閉状態に切り換えるように制御する。第１開閉状態とは、標準ガスライン開閉弁１１を開き且つバイオガスライン開閉弁２１を閉じる開閉状態である。
また、バイオガスＧ２をボイラ５に供給する場合には、制御部７は、選択スイッチ６を第２開閉状態に切り換えるように制御する。第２開閉状態とは、バイオガスライン開閉弁２１を開き且つ標準ガスライン開閉弁１１を閉じる開閉状態である。
このように選択スイッチ６を切り換えることにより、三方弁３１が故障等した場合であっても、都市ガスＧ１とバイオガスＧ２とが混合された状態で、燃料ガスがボイラ５に供給されることが抑制される。

ステップＳＴ３において、制御部７は、燃料ガスの種類に関する情報に基づいて、三方弁３１を切り換える。
具体的には、標準ガスＧ１をボイラ５に供給する場合には、制御部７は、標準ガスラインＬ１と共通ガスラインＬ３との間を連通させるように、三方弁３１を制御する。また、バイオガスＧ２をボイラ５に供給する場合には、制御部７は、バイオガスラインＬ２と共通ガスラインＬ３との間を連通させるように、三方弁３１を制御する。これにより、三方弁３１は、標準ガスラインＬ１を流通する標準ガスＧ１又はバイオガスラインＬ２を流通するバイオガスＧ２のいずれか一方を選択的に、共通ガスラインＬ３へ流通させることができる。

ステップＳＴ４において、制御部７は、共通ガスライン開閉弁３２を開状態から閉状態へ切り換える。これにより、三方弁３１を介して共通ガスラインＬ３へ流通された標準ガスＧ１又はバイオガスＧ２は、共通ガスライン開閉弁３２を閉状態から開状態に切り換えることにより、ボイラ５に供給される。
このようにして、共通ガスライン開閉弁３２の開閉状態を制御することにより、ボイラ５の直前において、燃料ガスのボイラ５側への供給を制御して、混合された燃料ガスがボイラ５に供給されることを一層抑制することができる。

本実施形態の燃焼システム１によれば、例えば、次の効果が奏される。
本実施形態においては、標準ガスＧ１をボイラ５に向けて供給する標準ガスラインＬ１と、バイオガスＧ２をボイラ５に向けて供給するバイオガスラインＬ２と、標準ガスラインＬ１を流通する標準ガスＧ１又はバイオガスラインＬ２を流通するバイオガスＧ２のいずれかをボイラ５に向けて供給する共通ガスラインＬ３と、標準ガスラインＬ１と共通ガスラインＬ３との間又はバイオガスラインＬ２と共通ガスラインＬ３との間のいずれかを選択的に連通させるように切り換え可能な三方弁３１と、標準ガスラインＬ１を開閉する標準ガスライン開閉弁１１と、バイオガスラインＬ２を開閉するバイオガスライン開閉弁２１と、共通ガスラインＬ３を開閉する共通ガスライン開閉弁３２と、標準ガスライン開閉弁１１を開き且つバイオガスライン開閉弁２１を閉じる第１開閉状態、又は、バイオガスライン開閉弁２１を開き且つ標準ガスライン開閉弁１１を閉じる第２開閉状態、のいずれかを選択的に切り換え可能な選択スイッチ６と、を備える。

そのため、選択スイッチ６は、標準ガスＧ１又はバイオガスＧ２のうちのいずれか一方をボイラ５に供給するように切り換えられる。これにより、三方弁３１が故障した場合であっても、都市ガスＧ１とバイオガスＧ２とが混合された燃料ガスがボイラ５に供給されることを抑制することができる。従って、ボイラ５に燃料ガスを供給する際の安全性を向上させることができる。

また、本実施形態においては、共通ガスライン開閉弁３２の開閉状態を制御する制御部７を更に備える。そのため、選択スイッチ６により選択された標準ガスＧ１又はバイオガスＧ２を、共通ガスライン開閉弁３２の開閉状態を制御することにより、ボイラ５の直前において、共通ガスラインＬ３を流通する燃料ガスをボイラ５側へ供給するか否かを制御することができる。これにより、混合された燃料ガスがボイラ５に供給されることを一層抑制することができる。

また、本実施形態においては、制御部７は、選択スイッチ６における第１開閉状態と第２開閉状態との切り換えを制御する。そのため、人手（手動）による選択スイッチ６の操作を省略することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。
前記実施形態においては、三方弁３１を、制御部７により制御される構成としたが、人手（手動）により切り換え可能に構成してもよい。
前記実施形態においては、選択スイッチ６を、制御部７により制御される構成としたが、人手（手動）により切り換え可能に構成してもよい。

前記実施形態においては、燃焼装置をボイラ５により構成したが、これに制限されない。例えば、燃焼装置を、燃焼ガスの燃焼により給湯する給湯装置や、燃料ガスの燃焼により発電する発電装置により構成してもよい。

１ 燃焼システム
５ ボイラ（燃焼装置）
６ 選択スイッチ
７ 制御部
１０ ガス供給装置
１１ 標準ガスライン開閉弁（第１ガスライン開閉弁）
２１ バイオガスライン開閉弁（第２ガスライン開閉弁）
３１ 三方弁
３２ 共通ガスライン開放弁
Ｌ１ 第１ガスライン（標準ガスライン）
Ｌ２ 第２ガスライン（バイオガスライン）
Ｌ３ 共通ガスライン
Ｇ１ 標準ガス（第１ガス）
Ｇ２ バイオガス（第２ガス）

Claims (6)

1. 第１ガスを燃焼装置に向けて供給する第１ガスラインと、
   第２ガスを前記燃焼装置に向けて供給する第２ガスラインと、
   前記第１ガスライン及び前記第２ガスラインの下流側に接続され、前記第１ガスラインを流通する第１ガス又は前記第２ガスラインを流通する第２ガスのいずれかを前記燃焼装置に向けて供給する共通ガスラインと、
   前記第１ガスラインと前記第２ガスラインと前記共通ガスラインとを接続する三方弁であって、前記第１ガスラインと前記共通ガスラインとの間又は前記第２ガスラインと前記共通ガスラインとの間のいずれかを選択的に連通させるように切り換え可能な三方弁と、
   前記第１ガスラインの途中に設けられ、前記第１ガスラインを開閉する第１ガスライン開閉弁と、
   前記第２ガスラインの途中に設けられ、前記第２ガスラインを開閉する第２ガスライン開閉弁と、
   前記共通ガスラインの途中に設けられ、前記共通ガスラインを開閉する共通ガスライン開閉弁と、
   前記第１ガスライン開閉弁を開き且つ前記第２ガスライン開閉弁を閉じる第１開閉状態、又は、前記第２ガスライン開閉弁を開き且つ前記第１ガスライン開閉弁を閉じる第２開閉状態、のいずれかを選択的に切り換え可能な選択スイッチと、
   を備えるガス供給装置。
2. 前記共通ガスライン開閉弁の開閉状態を制御する制御部を更に備える
   請求項１に記載のガス供給装置。
3. 前記制御部は、前記選択スイッチによる前記第１開閉状態と前記第２開閉状態との切り換えを制御する
   請求項２に記載のガス供給装置。
4. 前記第１ガス及び前記第２ガスは、可燃性気体である
   請求項１から３のいずれかに記載のガス供給装置。
5. 前記第１ガスは、標準ガスであり、
   前記第２ガスは、バイオガスである
   請求項４に記載のガス供給装置。
6. 前記燃焼装置と、
   請求項１から５のいずれかに記載のガス供給装置と、
   を備える燃焼システム。

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