JP2013108661A

JP2013108661A - ガス混合気供給システム

Info

Publication number: JP2013108661A
Application number: JP2011253157A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Ishida; 裕明石田; Junichi Fujita; 淳一藤田; Shunsaku Nakai; 俊作中井
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2031-11-18
Also published as: JP5843578B2

Abstract

【課題】予備燃料ガスと空気との混合気の状態を迅速に燃焼装置に適した状態に変化させて供給することができるガス混合気供給システムを提供する。
【解決手段】予備燃料ガスＧ２と空気Ａとの混合気Ｍを燃焼装置Ｓに供給する予備混合気供給路４を備え、燃焼装置Ｓとしての、混合気Ｍのウォッベ指数の適正燃焼範囲が第１ウォッベ指数範囲である第１燃焼器Ｖ１あるいは適正燃焼範囲が第１ウォッベ指数範囲と異なる第２ウォッベ指数範囲である第２燃焼器Ｖ２に対し、予備燃料ガスＧ２の供給量を調整して混合気Ｍの混合比を調整自在とする混合比調整手段を備え、その混合比調整手段は、混合気Ｍを第１ウォッベ指数範囲内とする第１燃焼器用混合比に混合比を調整する第１燃焼器供給状態と、第２ウォッベ指数範囲内とする第２燃焼器用混合比に混合比を調整する第２燃焼器供給状態とに切換自在に構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、通常燃料ガスの供給を受けて燃焼する燃焼装置及び、前記通常燃料ガスとは異なる予備燃料ガスを貯留する予備燃料ガスタンクに対し、その予備燃料ガスタンクから供給される前記予備燃料ガスに空気を混合させた混合気を前記燃焼装置に供給する予備混合気供給路を備え、
前記燃焼装置が前記予備混合気供給路にて供給される前記混合気で燃焼可能とするガス混合気供給システムに関する。

従来のガス混合気供給システムとして、例えば、特許文献１には、予備燃料ガスとしてのＬＰガスを貯蔵する予備燃料ガスタンクと、その予備燃料ガスタンクから供給されるＬＰガスに空気を混合して混合気をベンチュリーミキサーによって生成する混合部とが一体に形成され、生成された混合気を燃焼装置等に供給することができるガス混合気供給システムが開示されている。

また、他の従来のガス混合気供給システムとして、図４に示すガス混合気供給システムがある。このガス混合気供給システムは、原料ガスとしてのＬＰガスＦを貯蔵する原料ガスタンク５１と、この原料ガスタンク５１のガス圧力を減圧する中圧調整器５２と、この中圧調整器５２によって減圧されたＬＰガスＦを空気Ａと混合して混合気Ｍを生成する２つのベンチュリーミキサー５３と、この混合気Ｍを一時的に貯蔵するクッションタンク５４とを有しており、クッションタンク５４に貯蔵された混合気Ｍを燃焼装置等に供給することができるとされる。ここで、混合気Ｍの最大発生能力は約８ｍ³／ｈとされている。

この原料ガスタンク５１、遮断弁６０、中圧調整器５２、開閉弁６３、ベンチュリーミキサー５３、及び、クッションタンク５４は高圧ホース５７又はガス導管５８で順次接続されている。この高圧ホース５７には原料ガス開閉バルブ５９が設けられ、緊急時や原料ガスタンク５１の交換時に、この原料ガス開閉バルブ５９を閉めてＬＰガスＦの供給を停止することができる。また、この高圧ホース５７の先端には、ＬＰガスＦの供給を遮断する遮断弁６０が設けられている。そして、遮断弁６０を通過したＬＰガスＦは中圧調整器５２を介してガス導管５８に導入されるように構成されている。そして、ガス導管５８は、ベンチュリーミキサー５３へのＬＰガスＦの供給を制御する開閉弁６３と、２つのベンチュリーミキサー５３が備えられて、クッションタンク５４に接続されている。それぞれのベンチュリーミキサー５３には、ＬＰガスＦへの空気Ａの導入を制御する空気弁６５が設けられている。また、ガス導管５８には、ガス導管５８内の圧力によって遮断弁６０を制御する上下限圧遮断コントローラ６１、７１、及び、ガス導管５８内の圧力によって開閉弁６３を制御する開閉弁コントローラ６４が接続されている。そして、クッションタンク５４には、クッションタンク５４の圧力によって遮断弁６０を制御する昇圧防止弁６２が接続されるとともに、クッションタンク５４内の混合気Ｍを外部に供給する出口バルブ５６を有する供給配管が備えられている。

原料ガスタンク５１から供給されたＬＰガスＦは、まず、遮断弁６０を経由して、中圧調整器５２に送り込まれる。この中圧調整器５２のダイヤフラム５２ｂは、大気開放状態とされるバネ室５２ｃ側からバネ５２ａによって付勢される一方で、ダイヤフラム室５２ｄ側からガス導管５８内のＬＰガスＦの圧力（中圧調整器５２の出口側圧力）によって付勢されている。従って、両付勢力のバランスによって弁体５２ｅの開弁度が決まり、その出口側圧力が相対的に低くなると、この弁体５２ｅが開弁状態となり、中圧調整器５２をＬＰガスＦが通過する。

この中圧調整器５２を通過したＬＰガスＦは、次に開閉弁６３に送り込まれる。この開閉弁６３のダイヤフラム６３ｂは、大気開放状態とされるバネ室６３ｃ側からバネ６３ａによって付勢される一方で、ダイヤフラム室６３ｄ側からは、ダイヤフラム室６３ｄと連通路６７によって接続される開閉弁コントローラ６４から伝えられるクッションタンク５４内の混合気Ｍのガス圧力、又は、中圧調整器５２の出口側のＬＰガスＦのガス圧力によって付勢される。
そして、ダイヤフラム室６３ｄ側にクッションタンク５４の混合気Ｍのガス圧力が伝達される状態となった場合は、ダイヤフラム６３ｂが下方に変位して弁体６３ｅが開弁するように構成される。そして、弁体６３ｅの開弁により開閉弁６３を通過したＬＰガスＦは２つのベンチュリーミキサー５３に導入される。

一方、空気導入管６６は２つの空気弁６５の空気吸入口６５ｆを互いに接続する状態で設けられて、その空気導入管６６の中間部には、空気Ａを取入れる空気取入口６６ａが設けられている。そして、この空気取入口６６ａより取入れた空気Ａが２つの空気弁６５の空気吸入口６５ｆに分配されて供給されている。そして、その空気弁６５を通過した空気Ａはベンチュリーミキサー５３に導入されている。

そして、混合気Ｍを生成するベンチュリーミキサー５３は、管状部材の内側に、ＬＰガスＦを噴射する噴射口（噴射口径２ｍｍ程度）を有する噴射ノズル５３ａを設けたものである。また、ベンチュリーミキサー５３に空気Ａを導入する空気弁６５は、ベンチュリーミキサー５３に接続して設けられており、そのダイヤフラム６５ｂは、バネ室６５ｃ側からバネ６５ａによって付勢される一方で、ダイヤフラム室６５ｄ側からはガス導管５８のＬＰガスＦのガス圧力によって付勢される。
従って、このＬＰガスＦのガス圧力が高くなると、ダイヤフラム６５ｂが上方に変位し弁体６５ｅが開弁方向に動く。一方、ＬＰガスＦのガス圧力が低くなると、ダイヤフラム６５ｂが下方に変位し弁体６５ｅが閉弁方向に動く。これによって、空気Ａのベンチュリーミキサー５３への吸入量が調整され、ＬＰガスＦと空気Ａとの混合比が一定に保たれる。このようにして生成された混合気Ｍが、クッションタンク５４内に流入して一時的に貯蔵され、必要に応じて、低圧ガバナ５５及び出口バルブ５６を介して混合気Ｍを消費する燃焼装置に供給されている。

また、ベンチュリーミキサー５３内に固定されて設けられるＬＰガスＦを噴出する噴射ノズル５３ａを、異なる噴射口径を有する別の噴射ノズル５３ａに交換することで、生成される混合気ＭにおけるＬＰガスＦと空気Ａとの混合比を変更することができるように構成されている。

一方、ＬＰガスＦの供給圧力が異常となった際に、ＬＰガスＦの供給を遮断する遮断弁６０が高圧ホース５７に設けられている。そのダイヤフラム６０ｂのバネ室６０ｃ側には、空気吸入口６５ｆより吸入された空気Ａの圧力が連通路６８によって伝達される一方で、ダイヤフラム室６０ｄ側には、上下限圧遮断コントローラ６１又は昇圧防止弁６２が作動した際に、それらの弁におけるダイヤフラム室における圧力が連通路６９によって伝達されるように構成されている。これにより、例えば、空気吸入口６５ｆより吸入された空気Ａの圧力が所定値よりも低くなったときや、クッションタンク５４内およびガス導管５８内のガス圧力が、所定の圧力範囲を外れる場合に遮断弁６０が作動して、原料ガスタンク５１から中圧調整器５２へのＬＰガスＦの供給が遮断されるように構成されている。

上述の特許文献１に開示されるガス混合気供給システムおよび図５に示されるガス混合気供給システムは、いずれも可搬型のシステムとされ、地震などの災害地において都市ガスの供給が停止した場合に、このガス混合気供給システムを災害地に搬送するとともに都市ガスの既設配管に接続して、混合気Ｍを消費する既設の燃焼装置等に、都市ガスに代えて混合気Ｍを供給することができ、既設の燃焼装置を稼動させることができるとされている。
この場合、既設配管に設けられている既設の燃焼装置として、燃焼器を動力源とするコージェネレーション設備や加熱設備などに混合気Ｍを供給することが必要になると考えられ、例えば、そのコージェネレーション設備がガスエンジンなどの内燃機関を有しており、その加熱設備がバーナなどの燃焼器を有する場合では、ガスエンジンとバーナとに混合気Ｍを供給する必要がある。ここで、ガスエンジンとバーナでは必要とされる混合気Ｍの状態が異なるために、ガス混合気供給システムは、それぞれの燃焼器において適正な燃焼が行われる状態に混合気Ｍを調整して供給する必要がある。

特開２００５−２１４３０６号公報

しかしながら、特許文献１には、コージェネレーション設備や加熱設備などの燃焼装置に供給する混合気を、それらの燃焼装置の燃焼器であるガスエンジンやバーナのそれぞれに適した状態に調整して供給することが開示されておらず、燃焼器に供給された混合気が、その燃焼器に適した状態ではない場合は、混合気が適正に燃焼しない可能性がある。例えば、バーナにおいて適正な燃焼が得られる混合気を、そのままガスエンジンに供給すると、ガスエンジンにおいては必ずしも適正な燃焼が行なわれずに、排ガス中にＮＯｘなどの排気規制物質が増加するという問題や、失火が発生してガスエンジンが停止するという問題が発生することがある。

また、失火の発生によってエンジンが停止するに至らない場合でも、失火によって燃焼室内で燃焼しなかった燃料が、排気管で燃焼するなどして排気温度が高くなり、これにより、排気管に設けられた排気浄化触媒の温度が上昇して、触媒での排気浄化反応が困難となることに加え、触媒のシンタリングが発生して、触媒機能を低下させるという問題がある。さらに、例えば、エンジンシステムが排気温度異常を検知するとエンジンを強制停止させる触媒保護装置を備える場合、図５に示すように、ガスエンジンが強制的に停止されるという問題が発生する。図５は、時刻Ｔ１においてガスエンジンへ供給するガス燃料を都市ガスから、ＬＰガスに変更した場合の触媒入口の排気温度Ｔｅの履歴を示している。この結果によると、都市ガスからＬＰガスに変更することで、失火によって燃焼室内で燃焼しなかった燃料が、排気管で燃焼するなどして排気温度Ｔｅが上昇していることがわかる。そして、排気温度Ｔｅが、触媒保護装置において予め設定されたエンジン強制停止温度Ｔｓ以上となる時刻Ｔ２において、ガス燃料遮断手段等によってガス燃料の供給が遮断されて、ガスエンジンが強制停止されるという問題が発生する。

一方、ガスエンジンにおいて最適な燃焼が得られる混合気を、バーナに供給すると、バーナでの燃焼状態が酸素不足の状態となって、バーナで形成される火炎の温度が低くなる、従って、例えば、そのバーナが加熱設備などで使用されている場合には、その加熱設備の効率が低下するという問題が発生する。

また、図４に示されるガス混合気供給システムにおいては、上述の如く、ＬＰガスＦの噴射ノズル５３ａを噴射口径の異なる別の噴射ノズル５３ａに交換することで混合気Ｍにおける混合比を調整することができるものの、噴射ノズル５３ａはベンチュリーミキサー５３内に固定されて設けられているものであるため、噴射ノズル５３ａを交換するためには、ベンチュリーミキサー５３からの噴射ノズル５３ａの取り外しおよび別の噴射ノズル５３ａの取り付け作業が必要となるため、その作業に時間を要するという問題が発生する。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の燃焼装置において適正燃焼を実現するために、予備燃料ガスと空気との混合気の状態を迅速に燃焼装置に適した状態に変化させて供給することができるガス混合気供給システムを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るガス混合気供給システムは、
通常燃料ガスの供給を受けて燃焼する燃焼装置及び、前記通常燃料ガスとは異なる予備燃料ガスを貯留する予備燃料ガスタンクに対し、その予備燃料ガスタンクから供給される前記予備燃料ガスに空気を混合させた混合気を前記燃焼装置に供給する予備混合気供給路を備え、
前記燃焼装置が前記予備混合気供給路にて供給される前記混合気で燃焼可能とするガス混合気供給システムであって、
前記燃焼装置としての、前記混合気のウォッベ指数の適正燃焼範囲が第１ウォッベ指数範囲である第１燃焼器を有する第１燃焼装置あるいは前記適正燃焼範囲が前記第１ウォッベ指数範囲と異なる第２ウォッベ指数範囲である第２燃焼器を有する第２燃焼装置に対し、前記予備混合気供給路に供給する前記予備燃料ガスの供給量を調整して、前記混合気に於ける前記予備燃料ガスと空気との混合比を調整自在な混合比調整手段を備え、
その混合比調整手段は、前記混合気のウォッベ指数を前記第１ウォッベ指数範囲内とする第１燃焼器用混合比に混合比を調整する第１燃焼器供給状態と、前記混合気のウォッベ指数を前記第２ウォッベ指数範囲内とする第２燃焼器用混合比に混合比を調整する第２燃焼器供給状態とに切換自在に構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、予備燃料ガスに空気が混合された混合気を、適正燃焼範囲が第１ウォッベ指数範囲である第１燃焼器を有する第１燃焼装置と、適正燃焼範囲が前記第１ウォッベ指数範囲と異なる第２ウォッベ指数範囲である第２燃焼器を有する第２燃焼装置に供給して燃焼させることができる。
また、混合比調整手段は、予備燃料ガスの供給量を調整することで、混合気が第１ウォッベ指数範囲内となる第１燃焼器供給状態と第２ウォッベ指数範囲内となる第２燃焼器供給状態とに切換自在に構成されているので、混合比調整手段を第１燃焼器供給状態または第２燃焼器供給状態とすることで、混合気の混合比が調整して、その混合気を第１燃焼装置または第２燃焼装置に供給して適正に燃焼させることができる。つまり、混合比調整手段を第１燃焼器供給状態とすることで、混合気が第１ウォッベ指数範囲内とする第１燃焼器用混合比に調整されるので、その混合気によって、第１燃焼器を適正に燃焼させることができる。また、混合比調整手段を第２燃焼器供給状態とすることで、混合気が第２ウォッベ指数範囲内とする第２燃焼器用混合比に調整されるので、その混合気によって、第２燃焼器を適正に燃焼させることができる。このように、混合気の状態を燃焼装置の燃焼器に適した状態に変化させて供給することで、第１燃焼装置および第２燃焼装置のそれぞれの燃焼器において適正燃焼を実現させることができる。

本発明に係るガス混合気供給システムの更なる特徴構成は、
前記第１燃焼器は内燃機関であり、前記第１燃焼装置は、前記内燃機関の排ガスを浄化する排気浄化触媒を備えており、前記第２燃焼器は前記内燃機関以外の燃焼器である点にある。

上記特徴構成によれば、第１燃焼器は内燃機関であり、第２燃焼器は内燃機関以外の燃焼器であるので、燃焼方法が異なり、最適な混合気の状態が異なる内燃機関または内燃機関以外の燃焼器のそれぞれに、適正燃焼を実現することができる混合気を供給することができる。

また、第１燃焼装置は、内燃機関の排ガスを浄化する排気浄化触媒を備えているので、内燃機関の適正燃焼によって排出される排ガスに含まれる排気規制物質を排気浄化触媒によって浄化することができる。そして、この排気浄化触媒が、排気温度異常を検知するとガスエンジンを強制停止させる触媒保護装置を備える場合でも、第１燃焼器用混合比に調整された混合気が第１燃焼器である内燃機関に供給されるので、ガスエンジンへ供給するガス燃料を都市ガスから混合気に変更することによって、排気温度の上昇による排気温度異常が検知されることはなく、ガスエンジンが強制停止されることを防止することができる。さらに、ガスエンジンが強制停止するに至らない場合でも、排気温度が上昇すると、排気浄化触媒での排気浄化反応が困難になることに加え、触媒のシンタリングが発生するが、第１燃焼器用混合比に調整された混合気が第１燃焼器である内燃機関に供給されるので、排気温度の上昇が発生せずに、触媒機能が低下することを防止することができる。

本発明に係るガス混合気供給システムの更なる特徴構成は、
前記第１燃焼装置は、前記内燃機関を動力源として発電する発電装置と、前記内燃機関で発生した排熱を回収する排熱回収装置とを備えているコージェネレーションシステムまたは前記内燃機関を動力源として駆動するコンプレッサを備えたヒートポンプシステムにて構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、第１燃焼装置は、内燃機関を動力源として発電する発電装置を備えているコージェネレーションシステムまたは内燃機関を動力源として駆動するコンプレッサを備えたヒートポンプシステムにて構成されているので、第１ウォッベ指数範囲内に調整された混合気が内燃機関で適正燃焼されることによって、コージェネレーションシステムとした場合には、高い発電効率において発電が可能となる。一方、ヒートポンプシステムとした場合には、高いエネルギー効率を得ることができ、例えば、ヒートポンプシステムを空調設備に利用することで優れた暖房または冷房能力を得ることができる。さらに、コージェネレーションシステムとする場合には、内燃機関で発生した排熱を回収する排熱回収装置が備えられるので、例えば、内燃機関で発生する冷却水や排ガスによる排熱を排熱回収装置で回収することができ、高い熱効率を実現することができる。

本発明に係るガス混合気供給システムの更なる特徴構成は、
前記予備混合気供給路に、前記予備燃料ガスの流通により発生する吸引力によって空気を吸引して前記予備燃料ガスに空気を混合させるベンチュリーミキサーが備えられ、前記混合比調整手段は、前記ベンチュリーミキサーに供給する前記予備燃料ガスの圧力および流量の少なくとも一方を調整して、前記予備燃料ガスと空気との混合比を調整自在とするように構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、予備混合気供給路に、ベンチュリーミキサーが備えられるので、予備燃料ガスがベンチュリーミキサーを通流することによって発生する吸引力によって、例えば、そのベンチュリーミキサーの入口近傍に空気供給口を設けることで、空気をベンチュリーミキサーに吸引して予備燃料ガスに空気を混合させることができる。
また、混合比調整手段は、ベンチュリーミキサーに供給する予備燃料ガスの圧力および流量の少なくとも一方を調整して、混合気の混合比を調整自在とするように構成されているので、混合比調整手段によって、予備燃料ガスの圧力および流量少なくとも一方を調整するだけで、予備燃料ガスと空気との混合比を迅速に燃焼装置の燃焼器に適した状態に調整することができる。従って、迅速に混合気のウォッベ指数を第１ウォッベ指数範囲内または第２ウォッベ指数範囲内に調整することができるとともに、第１ウォッベ指数範囲内に調整した混合気を第１燃焼器に、第２ウォッベ指数範囲内に調整した混合気を第２燃焼器にそれぞれ供給することで、それぞれの燃焼器において適正燃焼を実現することができる。

本発明に係るガス混合気供給システムの更なる特徴構成は、
前記混合比調整手段に対して、前記第１燃焼器供給状態への切換及び前記第２燃焼器供給状態への切換を指令する指令スイッチが備えられ、前記混合比調整手段は、前記指令スイッチによる指令に基づいて、前記第１燃焼器供給状態と前記第２燃焼器供給状態との間での切換を行うように構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、指令スイッチによる指令に基づいて、混合比調整手段を、第１燃焼器供給状態と第２燃焼器供給状態との間での切換を行う指令スイッチが備えられるので、指令スイッチの操作によって、混合比調整手段を、第１燃焼器供給状態と第２燃焼器供給状態との間で簡単かつ迅速に切換えることができる。

本発明に係るガス混合気供給システムの更なる特徴構成は、
前記混合気を供給する供給対象燃焼器が、前記第１燃焼器か前記第２燃焼器かの情報を取得して、前記混合比調整手段に対して、前記第１燃焼器供給状態への切換及び前記第２燃焼器供給状態への切換を指令する指令手段が備えられ、前記混合比調整手段は、前記指令手段による指令に基づいて、前記第１燃焼器供給状態と前記第２燃焼器供給状態との間での切換を行うように構成されている点にある。

この構成では、混合気の供給対象である供給対象燃焼器に関する情報を、指令手段が取得し、取得された情報に従って、混合比調整手段における、第１燃焼器供給状態と第２燃焼器供給状態の選択を行える。結果、各燃焼器を適切な状態で燃焼させることが可能となる。この構成において、特に、混合気の供給対象である燃焼装置（具体的には燃焼器）から、指令手段へ、第１燃焼器であるか第２燃焼器であるかの情報を送るように構成しておくと、非常時等に、自動的に適切な混合気を燃焼器へ送ることができる。

ガス混合気供給システムの概略図。混合比調整手段および混合部の概略図。都市ガスおよび混合気のウォッベ指数と燃焼速度との関係を示す図。従来のガス混合気供給システムの概略図。従来のガス混合気供給システムにおけるガスエンジンの排気温度を示す図。

以下、本発明に係るガス混合気供給システムを図面に基づいて説明する。
本実施形態に係るガス混合気供給システム１は、図１に示すように、都市ガス供給路２を流通する都市ガスＧ１（通常燃料ガスに相当する）の供給を受けて燃焼する複数の燃焼装置Ｓを混合気Ｍの供給対象とし、都市ガスＧ１とは異なるＬＰガスＧ２（予備燃料ガスに相当する）を貯留するＬＰガスタンク３（予備燃料ガスタンクに相当する）からＬＰガスＧ２の供給を受け、そのＬＰガスＧ２に空気Ａを混合させた混合気Ｍを燃焼装置Ｓに供給するＬＰガス混合気供給路４（予備混合気供給路に相当する）を備えている。そして、混合気Ｍは、ＬＰガス混合気供給路４に設けられた混合気生成装置Ｎによって生成される。
これにより、都市ガス供給路２によって都市ガスＧ１の供給が受けられなくなった場合に、燃焼装置Ｓは、ＬＰガス混合気供給路４にて供給されるＬＰガスＧ２と空気Ａとの混合気Ｍによって燃焼可能となる。

都市ガス供給路２とＬＰガス混合気供給路４とは接続部５において接続されて一本の共通流路６を形成して、共通流路６の下流側の分岐部７で再び分岐されて、複数の燃焼装置Ｓへと接続されている。
そして、接続部５には、都市ガス供給路２と共通流路６を接続して都市ガスＧ１を燃焼装置Ｓに供給する都市ガス供給状態と、ＬＰガス混合気供給路４と共通流路６を接続して混合気Ｍを燃焼装置Ｓに供給する混合気供給状態とを択一的に選択することができる供給路側三方弁１０が設けられている。

また、燃焼装置Ｓとしては、混合気Ｍのウォッベ指数の適正燃焼範囲がガスエンジン用ウォッベ指数範囲Ｗ１（第１ウォッベ指数範囲に相当する）であるガスエンジンＶ１（第１燃焼器に相当する）を有するコージェネレーションシステムＳ１（第１燃焼装置に相当する）と、適正燃焼範囲がガスエンジン用ウォッベ指数範囲Ｗ１と異なるバーナ用ウォッベ指数範囲Ｗ２（第２ウォッベ指数範囲に相当する）であるバーナＶ２（第２燃焼器に相当する）を有する加熱装置Ｓ２（第２燃焼装置に相当する）とが備えられる。

そして、ガスエンジンＶ１に都市ガスＧ１または混合気Ｍを供給するガスエンジン用供給路８と、バーナＶ２に都市ガスＧ１または混合気Ｍを供給するバーナ用供給路９が設けられるとともに、共通流路６の下流側の分岐部７には、共通流路６とガスエンジン用供給路８を接続して都市ガスＧ１または混合気ＭをガスエンジンＶ１に供給可能なガスエンジン接続状態と、共通流路６とバーナ用供給路９を接続して都市ガスＧ１または混合気ＭをバーナＶ２に供給可能なバーナ接続状態とを択一的に選択することができる燃焼装置側三方弁１１が設けられている。

コージェネレーションシステムＳ１は、ガスエンジンＶ１の排ガスＥを浄化する排気浄化触媒１２を備えるとともに、ガスエンジンＶ１を動力源として発電する発電装置１３と、ガスエンジンＶ１で発生した排熱を回収する排熱回収装置１４とを備えて構成されている。一方、加熱装置Ｓ２は、バーナＶ２と、点火手段１５とを備えて構成されている。

また、コージェネレーションシステムＳ１において、ガスエンジンＶ１は、発電装置１３からの負荷に応じて、その出力を増減するようにスロットルバルブ（図示せず）の開度が調整される。また、発電装置１３は、ガスエンジンＶ１によって駆動され、商用電力系統（図示せず）と連系して発電した電力を商用電力系統に供給可能に構成されている。
一方、排熱回収装置１４は、ガスエンジンＶ１から排出された排ガスＥにて貯湯タンク１７に給水された水を循環加熱する排ガス熱交換器１９とを備えている。排熱回収装置１４は、循環ポンプ（図示せず）を作動させて貯湯タンク１７の水を排ガス熱交換器１９に循環させ、排ガスＥの排熱を回収可能に構成されている。そして、回収した排ガスＥの排熱により加熱された温水を貯湯タンク１７に貯留させ、その温水を給湯利用箇所や暖房機器等の熱負荷（図示せず）に給湯可能に構成されている。

一方、加熱装置Ｓ２において、バーナＶ２は、バーナ用供給路９によって供給される都市ガスＧ１または混合気Ｍに対して空気を予混合して、バーナＶ２の火炎ノズルで燃焼させるものである。例えば、バーナＶ２の火炎ノズルの直前に設けられて都市ガスＧ１または混合気Ｍに空気を予混合する方式のものなど、種々の方式の一般的なバーナが適用可能である。また、加熱装置Ｓ２には、バーナＶ２を点火することができる点火手段１５が設けられている。

また、ガスエンジンＶ１の排ガスＥを浄化する排気浄化触媒１２は、例えば、酸化ジルコニウムを主成分とする無機酸化物にイリジウムを担持して構成された三元触媒として構成することができる。これにより、排ガスＥが低温でも低温浄化性能に優れたものとしつつ、排ガスＥ中に排出された未燃の都市ガスＧ１の主成分であるメタンまたはＬＰガスＧ２の主成分であるプロパンを還元剤として排ガスＥ中の窒素酸化物を浄化することができる。

次に、混合気生成装置Ｎについて図２に基づいて説明する。混合気生成装置Ｎは図２に示すように、混合比調整弁３０（混合比調整手段に相当する）およびＬＰガス混合気供給路４に設けられたベンチュリーミキサー３１によって構成されている。ベンチュリーミキサー３１にＬＰガスＧ２を供給するガス管に、混合気Ｍの混合比を調整自在な圧力調整弁で構成される混合比調整弁３０が備えられ、その混合比調整弁３０は、混合気Ｍのウォッベ指数をガスエンジン用ウォッベ指数範囲Ｗ１内とするガスエンジン用混合比（第１燃焼器用混合比に相当する）に混合比を調整するガスエンジン供給状態（第１燃焼器供給状態に相当する）と、混合気Ｍのウォッベ指数をバーナ用ウォッベ指数範囲Ｗ２内とするバーナ用混合比（第２燃焼器用混合比に相当する）に混合比を調整するバーナ供給状態（第２燃焼器供給状態に相当する）とに切換自在に構成されている。これにより、混合比調整弁３０をガスエンジン供給状態またはバーナ供給状態とすると、混合比調整弁３０の出口側のガス圧力がそれぞれの供給状態に対応する圧力となる。従って、ベンチュリーミキサー３１へのＬＰガスＧ２の供給圧力が、ガスエンジン供給状態またはバーナ供給状態に対応した供給圧力となる。

そして、ベンチュリーミキサー３１は、図２に示すように、ＬＰガス混合気供給路４に設けられたベンチュリー管３１ａと、このベンチュリー管３１ａの開口部において、ガスの流動方向に向けてＬＰガスＧ２を噴射する噴射ノズル３１ｂと、この噴射ノズル３１ｂの近傍に設けられた空気Ａの空気供給口３１ｃより構成されている。
従って、混合比調整弁３０をガスエンジン供給状態またはバーナ供給状態とすると、ベンチュリーミキサー３１の噴射ノズル３１ｂから噴射されるＬＰガスＧ２の噴射圧力が、ガスエンジン供給状態またはバーナ供給状態に対応した噴射圧力となって、これにより、噴射ノズル３１ｂからのＬＰガスＧ２の噴射状態が異なるものとなる。

また、ベンチュリーミキサー３１は、ＬＰガスＧ２の通流により吸引力を発生して、その吸引力によって空気Ａを吸引してＬＰガスＧ２に空気Ａを混合させる構成とされており、混合比調整弁３０は、ベンチュリーミキサー３１に供給するＬＰガスＧ２の圧力を調整して、混合比を調整可能に構成されている。つまり、混合比調整弁３０は、その状態を、上述のように、ガスエンジン供給状態とバーナ供給状態とに切り替えて、その出口側のＬＰガスＧ２のガス圧力を調整して、ベンチュリーミキサー３１において噴射ノズル３１ｂから噴射されるＬＰガスＧ２の噴射圧力を変更可能に構成されている。

具体的には、混合気Ｍはベンチュリーミキサー３１において、噴射ノズル３１ｂからＬＰガスＧ２がベンチュリー管３１ａへ吹き込まれ、その吹き込みによって、ベンチュリー管３１ａの入口近傍に設けられた空気供給口３１ｃより、空気Ａがエゼクタ作用による吸引力によって所定の割合でベンチュリー管３１ａに吸引されて、その空気ＡとＬＰガスＧ２とが混合されて混合気Ｍが生成される。その際、混合比調整弁３０によって、ガスエンジン供給状態とバーナ供給状態とに切り替えて、ベンチュリーミキサー３１への空気Ａの吸入量を調整できるように構成されている。つまり、混合比調整弁３０が、ガスエンジン供給状態とバーナ供給状態とに切り替えによって、噴射ノズル３１ｂからのＬＰガスＧ２の噴射圧力が変更させるとともに噴射流量が変更されて、ベンチュリー管３１ａを通過するＬＰガスＧ２の流速が変化する。その結果、ベンチュリーミキサー３１の空気供給口３１ｃに発生する吸引力が変化して、空気Ａの吸入量が変化する。このように、ＬＰガスＧ２の流量の変化に伴って、空気Ａの吸入量が変化するが、それぞれの流量の変化割合が異なっているので、ＬＰガスＧ２と空気Ａの混合気Ｍの混合比を調整することが可能となっている。

なお、ＬＰガスタンク３のガス圧力は、例えば、０．１５〜１．５６ＭＰａ程度とされるが、このＬＰガスＧ２のガス圧力は、ＬＰガスタンク３に装備されている図示しない減圧弁等によって減圧されて混合比調整弁３０に供給されている。また、調整弁３４によって混合気Ｍの圧力を所望の圧力（例えば１．５〜２．５ｋＰａ）として燃焼装置Ｓに供給することができるように構成されている。

また、ガス混合気供給システム１の主要構成機構となっている混合気生成装置Ｎには、混合比調整弁３０に対してガスエンジン供給状態への切換及びバーナ供給状態への切換を指令する指令スイッチ３２が指令制御部３３に備えられている。指令制御部３３は、指令スイッチ３２による指令に基づいて、混合比調整弁３０の状態を、混合気Ｍのウォッベ指数をガスエンジン用ウォッベ指数範囲Ｗ１内とするガスエンジン用混合比に混合比を調整するガスエンジン供給状態と、混合気Ｍのウォッベ指数をバーナ用ウォッベ指数範囲Ｗ２内とするバーナ用混合比に混合比を調整するバーナ供給状態とに変化させて、出口側のガス圧力の切換を行うように構成されている。

ここで、ウォッベ指数ＷＩは、ＷＩ＝Ｈ／ＳＱＲＴ（Ｓ）によって表され、Ｈは混合気Ｍの総発熱量であり、Ｓは混合気Ｍの比重である。総発熱量Ｈを比重Ｓの２乗根で除するのは、燃焼器Ｖ１、Ｖ２の燃料ノズルからの混合気Ｍの噴出量が１／ＳＱＲＴ（Ｓ）に比例するからである。よって、ウォッベ指数は、燃焼器Ｖ１、Ｖ２への混合気Ｍの入熱量を示す指数となっている。そして、それぞれの燃焼器Ｖ１、Ｖ２は、その燃焼方式などによって最適な固有のウォッベ指数範囲Ｗ１、Ｗ２を有している。従って、混合気Ｍが燃焼器Ｖ１、Ｖ２において適正に燃焼するために、ガスエンジンＶ１に供給する混合気Ｍは、ガスエンジン用ウォッベ指数範囲Ｗ１内に調整された混合気Ｍであり、バーナＶ２に供給する混合気Ｍは、バーナ用ウォッベ指数範囲Ｗ２内に調整された混合気Ｍであることが必要である。

そして、指令制御部３３に設けられた指令スイッチ３２の操作によって、混合比調整弁３０の状態を、ガスエンジン供給状態とバーナ供給状態との間で切り替えると、指令制御部３３は、それに応じて分岐部７の燃焼装置側三方弁１１が制御されるように構成されている。つまり、指令スイッチ３２によって混合比調整弁３０をガスエンジン供給状態とした場合は、それに連動して分岐部７に設けられた燃焼装置側三方弁１１が制御されて、ガスエンジン用供給路８と共通流路６を接続するガスエンジン接続状態となるように制御される。一方、指令スイッチ３２によって混合比調整弁３０をバーナ供給状態とした場合は、それに連動して分岐部７の燃焼装置側三方弁１１が制御されて、バーナ用供給路９と共通流路６を接続するバーナ接続状態となるように制御される。

このようにして、混合気生成装置Ｎにおいて生成された混合気Ｍを、混合比調整弁３０の出口側のガス圧力を調整しつつ、ガスエンジンＶ１またはバーナＶ２に供給して燃焼させるのであるが、図３に基づいて、混合気Ｍの供給先をバーナＶ２からガスエンジンＶ１に変更する場合、すなわち、混合比調整弁３０をバーナ供給状態からガスエンジン供給状態へ変更する時の混合気Ｍの状態の変化の一例について説明する。
図３は都市ガスＧ１および混合気Ｍのウォッベ指数（ＷＩ）と最大燃焼速度（ＭＣＰ）との関係を示す図である。バーナＶ２において適正燃焼を可能にする混合気Ｍのバーナ用ウォッベ指数範囲Ｗ２は、バーナＶ２の形式によって異なるものであるが、例えば、図３中の鎖線で示される範囲（ＷＩ＝５３．０〜５４．０）とされる。また、ガスエンジンＶ１において適正燃焼を可能にする混合気Ｍのガスエンジン用ウォッベ指数範囲Ｗ１は、ガスエンジンＶ１の形式によって異なるが、例えば、図３中の鎖線で示される範囲（ＷＩ＝５６．０〜５７．０）とされる。

一方、最大燃焼速度とは、混合気Ｍをある空気比としたときに得られる燃焼速度の最大値であり、混合気Ｍに固有の値である。この最大燃焼速度が適正燃焼を得られる範囲を逸脱していると、例えば、火炎がバーナＶ２より浮き上がる現象や火炎がバーナＶ２内に燃え戻る現象が生じて、安定した燃焼の確保が困難となる。従って、バーナＶ２に供給する混合気Ｍの最大燃焼速度は、バーナＶ２において安定した燃焼が確保できるバーナ用燃焼速度範囲Ｃ２内の値であることが必要である。同様に、ガスエンジンＶ１に供給する混合気Ｍの最大燃焼速度は、ガスエンジンＶ１において安定した燃焼が確保できるガスエンジン用燃焼速度範囲Ｃ１内の値であることが必要である。

そして、バーナ供給状態においては、上述のように混合比調整弁３０が指令制御部３３によって制御され、ガスエンジン供給状態としたときよりも、比較的ＬＰガスＧ２の混合割合が少なく、発熱量が低い混合気Ｍが生成されて、図３に示すように、ウォッベ指数がバーナ用ウォッベ指数範囲Ｗ２内となるバーナ用ウォッベ指数Ｗｂ（例えばＷｂ＝５３．５）に調整されるとともに、最大燃焼速度がバーナ用燃焼速度範囲Ｃ２内とされるバーナ用混合気Ｍ２が生成される。同時に、指令制御部３３によって燃焼装置側三方弁１１が制御され、バーナ用供給路９と共通流路６とが流通可能に接続されたバーナ接続状態となって、混合気ＭがバーナＶ２に供給されて、バーナＶ２において適正に燃焼される。

次に、混合気ＭをガスエンジンＶ１に供給するには、混合気生成装置Ｎの指令制御部３３の指令スイッチ３２を操作して、混合比調整弁３０の状態を、バーナ供給状態からガスエンジン供給状態に変更する。ガスエンジン供給状態に変更すると、バーナ供給状態において生成されたバーナ用混合気Ｍ２よりもＬＰガスＧ２の混合割合が多く、発熱量が高いガスエンジン用混合気Ｍ１が生成される。これにより、図３に破線矢印で示すように、ウォッベ指数がバーナ用混合気Ｍ２おける値から上昇して、ガスエンジン用ウォッベ指数範囲Ｗ１内となるガスエンジン用ウォッベ指数Ｗａ（例えばＷａ＝５６．５）に調整されるとともに、最大燃焼速度がガスエンジン用燃焼速度範囲Ｃ１内とされるガスエンジン用混合気Ｍ１が生成される。そして、このＬＰガスＧ２のガスエンジン用混合気Ｍ１におけるガスエンジン用ウォッベ指数Ｗａは、都市ガス供給状態において、都市ガス供給路２よりガスエンジンＶ１に供給される都市ガスＧ１のウォッベ指数と略同一の値となっている。
また、混合比調整弁３０がガスエンジン供給状態に調整されると同時に、指令制御部３３によって燃焼装置側三方弁１１が制御されて、ガスエンジン用供給路８と共通流路６とが接続されたガスエンジン接続状態となって、混合気ＭがガスエンジンＶ１に供給されて、ガスエンジンＶ１において適正に燃焼される。

そして、このガス混合気供給システム１は、上述のような構成とされて、地震時などの緊急時において、都市ガスＧ１の供給配管が切断されて、都市ガスＧ１が供給されなくなった場合においても、ＬＰガスタンク３に貯留されているＬＰガスＧ２と空気Ａとによって混合気Ｍを生成して燃焼装置Ｓに供給することで、燃焼装置Ｓを稼動させることを可能にするものである

〔別実施形態〕
（Ａ）上記実施形態においては、ＬＰガス混合気供給路４に設けられたＬＰガスＧ２を噴射する噴射ノズル３１ｂの上流側において、ＬＰガスＧ２の圧力および流量の少なくとも一方を調整する混合比調整弁３０を設けたが、これに加えて、空気Ａをベンチュリーミキサー３１へ供給する供給管に空気Ａの供給量を調整可能な空気用混合比調整弁を設けて、混合比調整弁３０および空気用混合比調整弁の両方を調整して、空気ＡおよびＬＰガスＧ２のベンチュリーミキサー３１への供給量を調整して、混合気Ｍの混合比を調整自在に構成してもよい。

（Ｂ）上記実施形態においては、ＬＰガス混合気供給路４のベンチュリーミキサー３１に供給される空気Ａは、ＬＰガスＧ２の通流により発生する吸引力によって空気供給口３１ｃから吸引されてＬＰガスＧ２に混合される構成とされているが、この空気Ａは加圧された状態で空気供給口３１ｃに供給されていてもよい。これにより、より混合気Ｍのウォッベ指数を広い範囲において迅速に調整することができる。

（Ｃ）上記実施形態においては、混合比調整弁３０は、ＬＰガスＧ２のベンチュリーミキサー３１への供給圧力を調整する圧力調整弁とされたが、これに限らず、混合比調整弁３０を、ＬＰガスＧ２の流量を調整する流量調整弁として、ＬＰガスＧ２のベンチュリーミキサー３１への供給流量を調整することで混合気Ｍの混合比を調整自在となるように構成されていてもよい。

（Ｄ）上記実施形態においては、ベンチュリーミキサー３１と調整弁３４は、ＬＰガス混合気供給路４でのみで接続されているが、これに限らず、ＬＰガス混合気供給路４において、ベンチュリーミキサー３１と調整弁３４との間に、混合気Ｍが一時貯蔵される小型のクッションタンクを設けてもかまわない。

（Ｅ）上記実施形態においては、第１燃焼装置は、内燃機関を動力源として発電する発電装置１３を備えているコージェネレーションシステムＳ１としたが、これに限らず、第１燃焼装置は、内燃機関を動力源として駆動するコンプレッサを備えたヒートポンプシステムにより構成されていてもよい。

（Ｆ）上記実施形態においては、混合比調整弁３０における、第１燃焼器供給状態と第２燃焼器供給状態との間での切換を、指令スイッチ３２の選択によるものとして説明したが、本来、この状態選択は、混合気Ｍの供給先の特性に起因するため、混合気Ｍを供給する供給対象燃焼器が、第１燃焼器か第２燃焼器かの情報を、第１燃焼器（第１燃焼装置）、第２燃焼器（第２燃焼装置）から取得して、混合比調整弁３０に対して、第１燃焼器供給状態への切換及び第２燃焼器供給状態への切換を指令する指令手段を設け、混合比調整弁３０は、この指令手段による指令に基づいて、第１燃焼器供給状態と第２燃焼器供給状態との間での切換を行うようにしてもよい。
このようにすると、混合気Ｍの供給対象燃焼器から自動的に正確な情報を得て適正な燃焼を確保できる。なお、上記実施形態においては、第１燃焼装置をコージェネレーションシステムＳ１とし、第２燃焼装置を加熱装置Ｓ２として構成されるとともに、第１燃焼器をガスエンジンＶ１とし、第２燃焼器をバーナＶ２として構成されている。

（Ｇ）上記実施形態においては、第２燃焼装置は、バーナＶ２を有する加熱装置Ｓ２としたが、これに限らず、第２燃焼装置を、バーナＶ２によって加熱される再生器を備えた吸収式冷凍機としてもよい。

以上説明したように、複数の燃焼装置において適正燃焼を実現するために、予備燃料ガスと空気との混合気の状態を迅速に燃焼装置に適した状態に変化させて供給することができるガス混合気供給システムを提供することができる。

１ガス混合気供給システム
３ＬＰガスタンク（予備燃料ガスタンク）
４ＬＰガス混合気供給路（予備混合気供給路）
１２排気浄化触媒
１３発電装置
１４排熱回収装置
３０混合比調整弁（混合比調整手段）
３１ベンチュリーミキサー
３２指令スイッチ
Ａ空気
Ｇ１都市ガス（通常燃料ガス）
Ｇ２ＬＰガス（予備燃料ガス）
Ｍ混合気
Ｓ燃焼装置
Ｓ１コージェネレーションシステム（第１燃焼装置）
Ｓ２加熱装置（第２燃焼装置）
Ｖ１ガスエンジン（第１燃焼器）
Ｖ２バーナ（第２燃焼器）
Ｗ１ガスエンジン用ウォッベ指数範囲（第１ウォッベ指数範囲）
Ｗ２バーナ用ウォッベ指数範囲（第２ウォッベ指数範囲）

Claims

通常燃料ガスの供給を受けて燃焼する燃焼装置及び、前記通常燃料ガスとは異なる予備燃料ガスを貯留する予備燃料ガスタンクに対し、その予備燃料ガスタンクから供給される前記予備燃料ガスに空気を混合させた混合気を前記燃焼装置に供給する予備混合気供給路を備え、
前記燃焼装置が前記予備混合気供給路にて供給される前記混合気で燃焼可能とするガス混合気供給システムであって、
前記燃焼装置としての、前記混合気のウォッベ指数の適正燃焼範囲が第１ウォッベ指数範囲である第１燃焼器を有する第１燃焼装置あるいは前記適正燃焼範囲が前記第１ウォッベ指数範囲と異なる第２ウォッベ指数範囲である第２燃焼器を有する第２燃焼装置に対し、前記予備混合気供給路に供給する前記予備燃料ガスの供給量を調整して、前記混合気に於ける前記予備燃料ガスと空気との混合比を調整自在な混合比調整手段を備え、
その混合比調整手段は、前記混合気のウォッベ指数を前記第１ウォッベ指数範囲内とする第１燃焼器用混合比に混合比を調整する第１燃焼器供給状態と、前記混合気のウォッベ指数を前記第２ウォッベ指数範囲内とする第２燃焼器用混合比に混合比を調整する第２燃焼器供給状態とに切換自在に構成されているガス混合気供給システム。
前記第１燃焼器は内燃機関であり、前記第１燃焼装置は、前記内燃機関の排ガスを浄化する排気浄化触媒を備えており、前記第２燃焼器は前記内燃機関以外の燃焼器である請求項１に記載のガス混合気供給システム。
前記第１燃焼装置は、前記内燃機関を動力源として発電する発電装置と、前記内燃機関で発生した排熱を回収する排熱回収装置とを備えているコージェネレーションシステムまたは前記内燃機関を動力源として駆動するコンプレッサを備えたヒートポンプシステムにて構成されている請求項２に記載のガス混合気供給システム。
前記予備混合気供給路に、前記予備燃料ガスの流通により発生する吸引力によって空気を吸引して前記予備燃料ガスに空気を混合させるベンチュリーミキサーが備えられ、前記混合比調整手段は、前記ベンチュリーミキサーに供給する前記予備燃料ガスの圧力および流量の少なくとも一方を調整する請求項１〜３の何れか１項に記載のガス混合気供給システム。
前記混合比調整手段に対して、前記第１燃焼器供給状態への切換及び前記第２燃焼器供給状態への切換を指令する指令スイッチが備えられ、前記混合比調整手段は、前記指令スイッチによる指令に基づいて、前記第１燃焼器供給状態と前記第２燃焼器供給状態との間での切換を行うように構成されている請求項１〜４の何れか１項に記載のガス混合気供給システム。
前記混合気を供給する供給対象燃焼器が、前記第１燃焼器か前記第２燃焼器かの情報を取得して、前記混合比調整手段に対して、前記第１燃焼器供給状態への切換及び前記第２燃焼器供給状態への切換を指令する指令手段が備えられ、前記混合比調整手段は、前記指令手段による指令に基づいて、前記第１燃焼器供給状態と前記第２燃焼器供給状態との間での切換を行うように構成されている請求項１〜４の何れか１項に記載のガス混合気供給システム。