JP2014214883A - 混合気供給システム、混合気供給システムの運転方法及び混合気供給システムに用いる混合気供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】起動所要時間を短縮すると共に起動時の予備燃料ガスの損失を抑制しつつ、起動当初から適正な混合気を供給し得る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に空気Ａを混合して、通常燃料ガスを燃焼可能に構成された燃焼装置Ｓにて燃焼可能な混合気Ｇｍを生成する混合気生成部Ｎと、燃焼装置Ｓに通常燃料ガスを供給する通常燃料供給路１に連通接続されて、混合気生成部Ｎにて生成された混合気Ｇｍを燃焼装置Ｓに供給する予備燃料供給路２と、予備燃料供給路２を開閉自在な予備路開閉手段Ｖとが設けられ、予備燃料供給路２において、予備路開閉手段Ｖにて開閉される箇所から上流側のパージ流路部分２ｐの内容積が、所定の設定容積に設定され、パージ流路部分２ｐの気体を外部に放出可能な切換時用放出部４と、切換時用放出部４を開閉自在な切換時パージ用開閉手段５とが設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、通常燃料ガスとは異なる予備燃料ガスに空気を混合して、通常燃料ガスを燃焼可能に構成された燃焼装置にて燃焼可能な混合気を生成する混合気生成部と、前記燃焼装置に通常燃料ガスを供給する通常燃料供給路に連通接続されて、前記混合気生成部にて生成された混合気を前記燃焼装置に供給する予備燃料供給路と、前記予備燃料供給路を開閉自在な予備路開閉手段とが設けられた混合気供給システム、混合気供給システムの運転方法及び混合気供給システムに用いる混合気供給装置に関する。

かかる混合気供給システムは、混合気生成部において、通常燃料ガスとは燃焼性（燃焼速度、発熱量等）が異なる予備燃料ガスに空気を混合して、通常燃料ガスと燃焼性が同等な混合気を生成し、例えば、通常燃料ガスを燃焼装置に供給できなくなったときに、予備路開閉手段を開いて、混合気生成部にて生成された混合気を予備燃料供給路を介して燃焼装置に供給するものである（例えば、特許文献１参照。）。

ちなみに、通常燃料ガスの一例は、都市ガスであり、予備燃料ガスの一例は、ＬＰガス（液化石油ガス）である。つまり、自然災害等により燃焼装置への都市ガスの供給が停止したときに、この混合気供給システムにて、ＬＰガスに空気を混合して都市ガスと燃焼性が同等な混合気を生成し、その混合気を都市ガスの代用として、燃焼装置に供給することができる。

特開２０１０−２１３３号公報

ところで、このような混合気供給システムは、例えば、自然災害の発生時等に、通常燃料ガスの供給が停止したときに稼動されるものであるので、一般に、一旦稼動された後、次に稼動されるまでの期間が長くなる。
本願発明の発明者らは、このような混合気供給システムでは、その稼動後、混合気が予備燃料供給路に残留したままで長期間が経過すると、次に混合気供給システムを稼動させるときには、燃焼装置を適切に稼動させることができなくなる問題が発生する場合があることを見出した。

つまり、予備燃料ガスと空気とは比重が異なるので、それら予備燃料ガスと空気との混合気が予備燃料供給路に残留したままで長期間が経過すると、比重の違いにより予備燃料ガスと空気とが分離する。そして、そのように予備燃料ガスと空気とが分離してそれらの混合状態が不均等な混合気（以下、不均等混合気と記載する場合がある）が予備燃料供給路に残留する状態で、混合気生成部にて新たに生成された混合気が予備燃料供給路に供給されると、新たに供給される混合気により、不均等混合気が押されて、予備燃料ガスと空気との混合比が不適正な（燃焼性が通常燃料ガスと異なる）不均等混合気が燃焼装置に供給されることになり、燃焼装置を適切に稼動させることができなくなる。

このような問題を解消するために、予備燃料供給路に、その予備燃料供給路内の気体を外部に放出する放出路を設けると共に、その放出路を開閉自在な放出弁を設けて、予備路開閉手段を開く前に、放出弁を開くことにより、予備燃料供給路に残留している不均等混合気を新たに供給される混合気により放出路に押し出して外部に放出することが想定される。

しかしながら、放出弁を開いている時間が短いと、不均等混合気を予備燃料供給路から外部に完全に放出することができないので、不均等混合気を予備燃料供給路から外部に完全に放出するためには、放出弁を開く時間を必要以上にかなり長く設定することになる。
そして、放出弁を開く時間が長くなるほど、予備路開閉手段を開いて、混合気生成部にて新たに生成された混合気を通常燃料供給路に供給可能にするための起動に要する所要時間（以下、起動所要時間と記載する場合がある）が長くなると共に、予備燃料ガスの損失が大きくなる。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、起動所要時間を短縮すると共に起動時の予備燃料ガスの損失を抑制しつつ、起動当初から適正な混合気を供給し得る混合気供給システム、混合気供給システムの運転方法及び混合気供給システムに用いる混合気供給装置を提供することにある。

本発明に係る混合気供給システムは、通常燃料ガスとは異なる予備燃料ガスに空気を混合して、通常燃料ガスを燃焼可能に構成された燃焼装置にて燃焼可能な混合気を生成する混合気生成部と、前記燃焼装置に通常燃料ガスを供給する通常燃料供給路に連通接続されて、前記混合気生成部にて生成された混合気を前記燃焼装置に供給する予備燃料供給路と、前記予備燃料供給路を開閉自在な予備路開閉手段とが設けられた混合気供給システムであって、
その特徴構成は、前記予備燃料供給路において、前記予備路開閉手段にて開閉される箇所から上流側のパージ流路部分の内容積が、所定の設定容積に設定され、
前記パージ流路部分の気体を外部に放出可能な切換時用放出部と、
前記切換時用放出部を開閉自在な切換時パージ用開閉手段とが設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、予備路開閉手段を開く前に、切換時パージ用開閉手段により切換時用放出部を開くと、新たに予備燃料供給路に供給される混合気により、予備燃料供給路に残留している不均等混合気が切換時用放出部に押し出されて外部に放出される。次いで、切換時パージ用開閉手段により切換時用放出部を閉じ、並びに、予備路開閉手段を開くと、混合気生成部にて新たに生成された混合気が予備燃料供給路から通常燃料供給路に供給される。
そして、予備燃料供給路において、予備路開閉手段にて開閉される箇所よりも上流側のパージ流路部分の内容積が、所定の設定容積に設定されているので、その設定容積に基づいて、切換時パージ用開閉手段により切換時用放出部を開く時間を、予備燃料供給路のパージ用流路部分に残留している不均等混合気を完全に外部に放出することができる条件で、極力短く設定することができる。
従って、起動所要時間を短縮すると共に起動時の予備燃料ガスの損失を抑制しつつ、起動当初から適正な混合気を供給し得る混合気供給システムを提供することができる。

本発明に係る混合気供給システムの更なる特徴構成は、
前記予備路開閉手段が、前記予備燃料供給路に設けられ、
前記通常燃料供給路における前記予備燃料供給路との接続部から上流側の上流側供給路部分を開閉自在な通常路開閉手段と、
前記予備燃料供給路における前記予備路開閉手段にて開閉される箇所よりも下流側の部分の気体を外部に放出可能な開始時用放出部と、
前記開始時用放出部を開閉自在な開始時パージ用開閉手段とが設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、通常路開閉手段を開き且つ予備路開閉手段を閉じる状態にすると、通常燃料供給路を通して通常燃料ガスを燃焼装置に供給可能な状態となり、逆に、通常路開閉手段を閉じ且つ予備路開閉手段を開く状態にすると、予備料供給路を通して混合気を燃焼装置に供給可能な状態となる。
通常路開閉手段を開き且つ予備路開閉手段を閉じて、通常燃料供給路を通常燃料ガスが通流している状態で、開始時パージ用開閉手段により開始時用放出部を開くと、予備燃料供給路における予備路開閉手段にて開閉される箇所よりも下流側の部分に、先の稼動時から残留していた不均等混合気が、通常燃料供給路から予備燃料供給路に流入する通常燃料ガスにより開始時用放出部に押し出されて外部に放出される。そして、開始時パージ用開閉手段により開始時用放出部を閉じると、予備燃料供給路における予備路開閉手段にて開閉される箇所よりも下流側の部分には、通常燃料ガスが不均等混合気に置き換わって残留することなる。

次に、混合気供給システムを起動する際には、先ず、予備路開閉手段を閉じた状態で、パージ流路部分の内容積に基づいて設定した時間だけ、切換時パージ用開閉手段により切換時用放出部を開くことにより、予備燃料供給路に残留している不均等混合気を極力短時間で完全に外部に放出した後、切換時パージ用開閉手段により切換時用放出部を閉じ、更に、通常路開閉手段を閉じ且つ予備路開閉手段を開く状態にする。すると、混合気生成部にて新たに生成された混合気が予備燃料供給路における予備路開閉手段よりも下流側に流入して、その下流側の部分に残留していた通常燃料ガスが下流側に押されつつ、混合気が通常燃料供給路の下流側供給路部分に流入するので、燃焼装置には、先ず、予備燃料供給路における予備路開閉手段にて開閉される箇所よりも下流側の部分に残留していた通常燃料ガスが供給された後、混合気生成部にて新たに生成された混合気が供給される。
つまり、燃焼装置に通常燃料ガスを供給している間、予備燃料供給路における予備路開閉手段にて開閉される箇所よりも下流側の部分には、通常燃料ガスが残留することになるが、通常燃料ガスは殆ど単一の成分からなっているので、通常燃料ガスが長期間にわたって予備燃料供給路に残留した後に燃焼装置に供給されても、燃焼装置の稼動に与える影響は限りなく少ない。
従って、より一層適切に燃焼装置を稼動し得るように、混合気供給システムを起動することができる。

本発明に係る混合気供給システムの更なる特徴構成は、
前記通常燃料供給路の上流側供給路部分における前記通常路開閉手段にて開閉される箇所よりも下流側の箇所に、下流側への通流のみ許容する逆止弁が設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、通常燃料供給路の上流側供給路部分における通常路開閉手段にて開閉される箇所よりも下流側の箇所に逆止弁が設けられているので、予備路開閉手段を開いたときに、混合気が通常燃料供給路における予備燃料供給路との接続部と通常路開閉手段との間に流入するのを極力抑制することができる。

本発明に係る混合気供給システムの運転方法は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の混合気供給システムの運転方法であって、
その特徴構成は、前記設定容積に基づいて、前記混合気生成部による混合気の送出により、前記パージ流路部分の気体を前記切換時放出部から外部に放出するのに要するパージ所要時間を予め求め、
前記予備路開閉手段を開いて、前記燃焼装置に混合気を供給する際には、
前記予備路開閉手段を閉じ状態に維持した状態で、前記混合気生成部により混合気の送出が可能な状態にて開かれる時間が前記パージ所要時間になるように、前記切換時パージ用開閉手段を開閉操作し、
続いて、前記予備路開閉手段を開く点にある。

上記特徴構成によれば、予め、パージ所要時間を、設定容積に基づいて、混合気生成部による混合気の送出により、パージ流路部分の気体の全量又は所定割合を切換時放出部から外部に放出可能な条件で、極力短く設定する。
そして、混合気供給システムを起動させるべく、予備路開閉手段を開く際には、予備路開閉手段を閉じ状態に維持した状態で、例えば、混合気生成部による混合気の送出を可能にして、先ず、切換時パージ用開閉手段をパージ所要時間だけ開くように開閉操作する。すると、極力短い所要時間で、予備燃料供給路に残留していた不均等混合気を予備燃料供給路から外部に放出することができる。
続いて、予備路開閉手段を開くと、混合気生成部にて新たに生成された混合気を通常燃料供給路に供給することができる。
従って、起動所要時間を短縮すると共に起動時の予備燃料ガスの損失を抑制しつつ、起動当初から適正な混合気を供給し得る混合気供給システムの運転方法を提供することができる。

本発明に係る混合気供給システムの運転方法は、請求項２又は３に記載の混合気供給システムの運転方法であって、
その特徴構成は、前記設定容積に基づいて、前記混合気生成部による混合気の送出により、前記パージ流路部分の気体を前記切換時放出部から外部に放出するのに要するパージ所要時間を予め求め、
前記予備路開閉手段を閉じ且つ前記通常路開閉手段を開く状態にして、前記予備燃料供給路における前記予備路開閉手段よりも下流側の部分の気体を前記通常燃料供給路からの通常燃料ガスに置換すべく、前記開始時パージ用開閉手段を開く開始時パージ処理を実行し、
前記予備路開閉手段を開き且つ前記通常路開閉手段を閉じる状態にして、前記燃焼装置に混合気を供給する際には、
前記予備路開閉手段を閉じ状態に維持した状態で、前記混合気生成部により混合気の送出が可能な状態にて開かれる時間が前記パージ所要時間になるように、前記切換時パージ用開閉手段を開閉操作し、
続いて、前記予備路開閉手段を開き且つ前記通常路開閉手段を閉じる状態にする点にある。

上記特徴構成によれば、予め、パージ所要時間を、設定容積に基づいて、混合気生成部による混合気の送出により、パージ流路部分の気体の全量又は所定割合を切換時放出部から外部に放出可能な条件で、極力短く設定する。
又、混合気供給システムを起動させる前に、予め、予備燃料供給路における予備路開閉手段よりも下流側の部分の気体の全量又は所定割合を通常燃料供給路からの通常燃料ガスに置換すべく、予備路開閉手段を閉じ且つ通常路開閉手段を開く状態にしている状態において、開始時パージ用開閉手段を開く開始時パージ処理を実行する。すると、通常燃料供給路の上流側供給路部分から予備燃料供給路に通常燃料ガスが流入し、その通常燃料ガスにより、予備燃料供給路における予備路開閉手段よりも下流側の部分に残留していた気体、即ち、不均等混合気が開始時放出部に押し出されて外部に放出されるので、予備燃料供給路における予備路開閉手段よりも下流側の部分には、通常燃料ガスが残留することになる。

そして、予備路開閉手段を開き且つ通常路開閉手段を閉じる状態にして、燃焼装置に混合気を供給する際には、先ず、予備路開閉手段を閉じ状態に維持すると共に、例えば、混合気生成部による混合気の送出を可能にして、切換時パージ用開閉手段をパージ所要時間だけ開くように開閉操作する切換時パージ処理を実行する。すると、極力短い所要時間で、予備燃料供給路に残留していた不均等混合気を予備燃料供給路から外部に放出することができる。
続いて、予備路開閉手段を開き且つ通常路開閉手段を閉じる状態にする。すると、混合気生成部にて新たに生成された混合気が予備燃料供給路における予備路開閉手段よりも下流側に流入し、先の開始時パージ処理にて充填されていた通常燃料ガスが下流側に押されつつ、混合気が通常燃料供給路の下流側供給路部分を通流して燃焼装置に供給される。
つまり、予備路開閉手段を開き且つ通常路開閉手段を閉じる状態にして、燃焼装置に混合気を供給する際には、燃焼装置には、当初は通常燃料ガスが供給され、以降、混合気生成部にて新たに生成された混合気が供給される。
従って、起動所要時間を短縮すると共に起動時の予備燃料ガスの損失を抑制しつつ、起動当初から適正な混合気を供給し得る混合気供給システムの運転方法を提供することができる。
しかも、本特徴構成による混合気供給システムの運転方法によれば、より一層適切に燃焼装置を稼動し得るように、混合気供給システムを起動することができる。

本発明に係る混合気供給システムに用いる混合気供給装置は、通常燃料ガスとは異なる予備燃料ガスに空気を混合して、通常燃料ガスを燃焼可能に構成された燃焼装置にて燃焼可能な混合気を生成する混合気生成部と、前記燃焼装置に通常燃料ガスを供給する通常燃料供給路に連通接続されて、前記混合気生成部にて生成された混合気を前記燃焼装置に供給する予備燃料供給路と、前記予備燃料供給路を開閉自在な予備路開閉手段とが設けられた混合気供給システムに用いる混合気供給装置であって、
その特徴構成は、前記混合気生成部と前記予備燃料供給路とを備え、
前記予備燃料供給路において、前記予備路開閉手段にて開閉される箇所から上流側のパージ流路部分の内容積が、所定の設定容積に設定され、
前記パージ流路部分の気体を外部に放出可能な切換時用放出部と、
前記切換時用放出部を開閉自在な切換時パージ用開閉手段とが設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、予備路開閉手段を開く前に、切換時パージ用開閉手段により切換時用放出部を開くと、新たに予備燃料供給路に供給される混合気により、予備燃料供給路に残留している不均等混合気が切換時用放出部に押し出されて外部に放出される。次いで、切換時パージ用開閉手段により切換時用放出部を閉じ、並びに、予備路開閉手段を開くと、混合気生成部にて新たに生成された混合気が予備燃料供給路から通常燃料供給路に供給される。
そして、予備燃料供給路において、予備路開閉手段にて開閉される箇所よりも上流側のパージ流路部分の内容積が、所定の設定容積に設定されているので、その設定容積に基づいて、切換時パージ用開閉手段により切換時用放出部を開く時間を、予備燃料供給路のパージ用流路部分に残留している不均等混合気を完全に外部に放出することができる条件で、極力短く設定することができる。
従って、起動所要時間を短縮すると共に起動時の予備燃料ガスの損失を抑制しつつ、起動当初から適正な混合気を供給し得る混合気供給システムに用いる混合気供給装置を提供することができる。

第１実施形態に係る混合気供給システムの全体構成を示すブロック図 第１実施形態に係る混合気供給システムの開始時パージ処理での操作状態を示すブロック図 第１実施形態に係る混合気供給システムの通常燃料ガス供給状態での操作状態を示すブロック図 第１実施形態に係る混合気供給システムの切換時パージ処理での操作状態を示すブロック図 第１実施形態に係る混合気供給システムの混合気供給状態での操作状態を示すブロック図 第２実施形態に係る混合気供給システムの全体構成、及び、切換時パージ処理での操作状態を示すブロック図

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
〔第１実施形態〕
先ず、第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、混合気供給システムは、通常燃料供給路１により通常燃料ガスＧ１が供給されるコージェネレーションシステムＳ（燃焼装置の一例）に、通常燃料ガスＧ１に代えて、通常燃料ガスＧ１とは異なる予備燃料ガスＧ２に空気Ａを混合して生成した混合気Ｇｍを供給するものである。ちなみに、この実施形態では、通常燃料Ｇ１として都市ガス（例えば、１３Ａ）が用いられ、予備燃料ガスＧ２としてＬＰガスが用いる場合を例にして、説明する。

そして、この混合気供給システムには、通常燃料ガスＧ１とは異なる予備燃料ガスＧ２に空気Ａを混合して、通常燃料ガスＧ１を燃焼可能に構成されたコージェネレーションシステムＳにて燃焼可能な混合気Ｇｍを生成する混合気生成部Ｎと、コージェネレーションシステムＳに通常燃料ガスＧ１を供給する通常燃料供給路１に連通接続されて、混合気生成部Ｎにて生成された混合気ＧｍをコージェネレーションシステムＳに供給する予備燃料供給路２とを備えた混合気供給システムに用いる混合気供給装置Ｍ（以下、混合気供給装置と略称する場合がある）と、予備燃料供給路２を開閉自在な予備路開閉手段Ｖとが設けられている。

本発明では、混合気供給装置Ｍの予備燃料供給路２において、予備路開閉手段Ｖにて開閉される箇所から上流側のパージ流路部分２ｐの内容積が、所定のパージ部設定容積（設定容積に相当する）に設定され、混合気供給装置Ｍには、パージ流路部分２ｐの気体を外部に放出可能な切換時用放出路４（切換時用放出部の一例）と、切換時用放出路４を開閉自在な切換時パージ用開閉弁５（切換時パージ用開閉手段の一例）とが設けられている。

そして、この第１実施形態では、予備路開閉手段Ｖとして予備路開閉弁７が、予備燃料供給路２に設けられ、通常燃料供給路１における予備燃料供給路２との接続部３から上流側の上流側供給路部分１ｕを開閉自在な通常路開閉弁６（通常路開閉手段の一例）と、予備燃料供給路２における予備路開閉弁７にて開閉される箇所よりも下流側の部分の気体を外部に放出可能な開始時用放出路８（開始時用放出部の一例）と、開始時用放出路８を開閉自在な開始時パージ用開閉弁９（開始時パージ用開閉手段の一例）とが設けられている。
つまり、図３に示すように、通常路開閉弁６を開き且つ予備路開閉弁７を閉じる状態にすると、通常燃料供給路１を通して通常燃料ガスＧ１をコージェネレーションシステムＳに供給可能となり、図５に示すように、通常路開閉弁６を閉じ且つ予備路開閉弁７を開く状態にすると、予備燃料供給路２及び通常燃料供給路１における予備燃料供給路２との接続部３から下流側の下流側供給路部分１ｄを通して混合気ＧｍをコージェネレーションシステムＳに供給可能となる。

図１に示すように、コージェネレーションシステムＳは、通常燃料供給路１を通して通常燃料ガスＧ１が供給されるガスエンジン２１と、そのガスエンジン２１にて駆動される発電装置２２と、そのガスエンジン２１の排熱を回収する排熱回収装置２３等を備えて構成されている。
詳細な説明を省略するが、発電装置２２は商用電力系統（図示省略）に連系されて、発電装置２２にて発電された電力が商用電力系統に供給可能に構成されている。
又、排熱回収装置２３は、ガスエンジン２１の燃焼排ガスが熱源として通流される排熱回収用熱交換器２４に貯湯タンク２５内の湯水を循環通流させて、ガスエンジン２１の排熱を貯湯タンク２５内の湯水に回収可能に構成され、貯湯タンク２５内の温水が給湯栓や暖房機器等の熱負荷（図示省略）に供給可能に構成されている。

次に、図１に基づいて、混合気供給システムの各部について説明を加える。
通常燃料供給路１の途中に、予備燃料供給路２を接続するための三方継手１０が介装されている。つまり、通常燃料供給路１において、この三方継手１０の介装箇所が予備燃料供給路２との接続部３に相当する。
通常燃料供給路１の上流側供給路部分１ｕには、上述した通常路開閉弁６に加えて、その上流側供給路部分１ｕにおける通常路開閉弁６と三方継手１０（即ち、接続部３）との間（即ち、通常路開閉弁６にて開閉される箇所よりも下流側）の箇所に、下流側への通流のみ許容する逆止弁１１が設けられている。この逆止弁１１は、三方継手１０に極力近づけて設けるのが好ましい。
又、通常燃料供給路１の下流側供給路部分１ｄには、コージェネレーションシステムＳのガスエンジン２１への通常燃料ガスＧ１や混合気Ｇｍの供給を断続する燃料断続弁１２が設けられている。

混合気生成部Ｎは、予備燃料ガスＧ２を貯留する複数の予備ガスボンベ１３、それら複数の予備ガスボンベ１３が並列接続された元供給路１４、その元供給路１４に設けられた調圧弁１５、その元供給路１４を通して供給される予備燃料ガスＧ２と空気供給路１６を通して供給される空気Ａとを混合して、混合気Ｇｍを生成するベンチュリミキサー１７、及び、空気供給路１６における空気Ａの流量を調整する混合比調整弁１８等を備えて構成されている。空気供給路１６の基端には、空気Ａを吸い込む吸気口１９が設けられている。

ベンチュリミキサー１７は、ベンチュリー管１７ａと、そのベンチュリー管１７ａに予備燃料ガスＧ２を噴射する噴射ノズル１７ｂと、その噴射ノズル１７ｂの近傍にベンチュリー管１７ａに連通する状態で設けられた空気吸込口１７ｃ等を備えて構成されている。噴射ノズル１７ｂに、元供給路１４が接続され、空気吸込口１７ｃに、空気供給路１６が接続されている。
そして、噴射ノズル１７ｂからベンチュリー管１７ａへの予備燃料ガスＧ２の噴射に伴う吸引力により、空気供給路１６を通して空気吸込口１７ｃから空気Ａをベンチュリー管１７ａに吸い込んで、ベンチュリー管１７ａにて予備燃料ガスＧ２と空気Ａとを混合して、混合気Ｇｍとしてベンチュリー管１７ａの先端の吹出口１７ｄから吹き出すように構成されている。

調圧弁１５は、ベンチュリミキサー１７に供給される予備燃料ガスＧ２の圧力を減圧調整するものであり、混合比調整弁１８は、混合気Ｇｍの燃焼性を通常燃料ガスＧ１の燃焼性と同等にすべく、空気供給路１６における空気Ａの流量を調整することにより、混合気Ｇｍにおける予備燃料ガスＧ２と空気Ａとの混合比を目標混合比に調整するものである。

ちなみに、予備ガスボンベ１３に貯留される予備燃料ガスＧ２（即ち、ＬＰガス）の圧力は、例えば、０．１５〜１．５６ＭＰａであり、調圧弁１５及び混合比調整弁１８による圧力調整により、混合気Ｍの圧力が所望の圧力（例えば、１．５〜２．５ｋＰａ）に調整される。
目標混合比は、混合気Ｇｍのウォッベ指数ＷＩを通常燃料ガスＧ１のウォッベ指数ＷＩと同等にするための予備燃料ガスＧ２と空気Ａとの混合比に設定される。例えば、通常燃料ガスＧ１が都市ガスの１３Ａの場合、混合気Ｇｍのウォッベ指数ＷＩは、１３Ａのウォッベ指数ＷＩと同等の５２．７〜５７．８の範囲に設定される。ちなみに、ウォッベ指数ＷＩは、ガス（通常燃料ガスＧ１や混合気Ｇｍ）の総発熱量Ｈ（ＭＪ／ｍ³）をガスの空気Ａに対する比重ｓの平方根で割った数値（ＷＩ＝Ｈ／√ｓ）で表され、ガス機器の完全燃焼性の指標となるものである。

予備燃料供給路２の全長は所定の長さに設定され、その予備燃料供給路２が、ベンチュリミキサー１７の吹出口１７ｄと三方継手１０とに接続されて設けられ、その予備燃料供給路２において、ベンチュリミキサー１７の吹出口１７ｄから三方継手１０側に、所定のパージ部長さの箇所に、予備路開閉弁７が介装されている。
つまり、予備燃料供給路２において、予備路開閉弁７により開閉される箇所とベンチュリミキサー１７の吹出口１７ｄとの間の部分が、既定のパージ部長さを有するパージ流路部分２ｐに相当する。又、予備燃料供給路２において、パージ流路部分２ｐ以外の部分、即ち、予備路開閉弁７と三方継手１０との間の部分が、既定の通常ガス流入部長さを有する通常ガス流入流路部分２ｎとなる。

そして、予備燃料供給路２を形成する管部材は、所定の内径のものが用いられるので、パージ流路部分２ｐの長さをパージ部長さに設定することにより、パージ流路部分２ｐの内容積が所定のパージ部設定容積に設定されることになる。
又、通常ガス流入流路部分２ｎの長さを通常ガス流入部長さに設定することにより、通常ガス流入流路部分２ｎの内容積が所定の通常ガス流入部設定容積に設定されることになる。

切換時用放出路４は、予備燃料供給路２のパージ流路部分２ｐに連通接続され、その切換時用放出路４に、切換時パージ用開閉弁５が介装されている。
開始時用放出路８は、予備燃料供給路２の通常ガス流入流路部分２ｎに連通接続され、その開始時用放出路８に、開始時パージ用開閉弁９が介装されている。

切換時パージ用開閉弁５、通常路開閉弁６、予備路開閉弁７、開始時パージ用開閉弁９及び燃料断続弁１２の各弁は、手動操作式の弁が用いられている。

通常路開閉弁６及び予備路開閉弁７のうち、通常路開閉弁６は、混合気供給装置Ｍを設置可能にするために、三方継手１０と共に、通常燃料供給路１に当初から設けられ、予備路開閉弁７は、混合気供給装置Ｍ側に設けられることになる。
図示を省略するが、混合気供給装置Ｍは、混合気生成部Ｎ、予備燃料供給路２、切換時用放出路４、切換時用パージ弁５、開始時用放出路８及び開始時用パージ弁９に加えて、予備路開閉弁７を枠体（図示省略）等に一体的に組み付けて、可搬式に構成されている。
そして、混合気供給装置Ｍを設置対象箇所に搬送して、予備燃料供給路２の先端を通常燃料供給路１の三方継手１０に接続すると、混合気供給システムが構築されることになる。

次に、図２〜図５に基づいて、混合気供給システムの運転方法について説明する。ちなみに、この第１実施形態では、混合気供給システムの運転方法は、人為操作により行われる。
尚、図２〜図５において、通常燃料供給路１、予備燃料供給路２、切換時用放出路４及び開始時用放出路８等の流路を示す線分において、気体が通流している部分に対応する部分を太線にて示す。
又、図２〜図５において、切換時パージ用開閉弁５、通常路開閉弁６、予備路開閉弁７、開始時パージ用開閉弁９及び燃料断続弁１２の各弁を示すパターンにおいて、開弁状態のものを黒塗りにて示し、閉弁状態のものを白抜きにて示す。

先ず、この第１実施形態に係る混合気供給システムの運転方法の特徴構成について説明すると、この第１実施形態による運転方法では、予備燃料供給路２のパージ流路部分２ｐのパージ部設定容積に基づいて、混合気生成部Ｎによる混合気Ｍの送出により、パージ流路部分２ｐの気体の全量を切換時用放出路４から外部に放出するのに要するパージ流路部分２ｐのパージ所要時間を予め求める。
又、予備燃料供給路２の通常ガス流入流路部分２ｎの通常ガス流入部設定容積に基づいて、通常燃料供給路１からの通常燃料ガスＧ１により、通常ガス流入流路部分２ｎの気体の全量を開始時用放出路８から外部に放出するのに要する通常ガス流入流路部分２ｎのパージ所要時間を予め求める。

そして、図２に示すように、予備路開閉弁７を閉じ且つ通常路開閉弁６を開く状態にして、通常燃料供給路１を通して通常燃料ガスＧ１がコージェネレーションシステムＳに供給されている状態において、予備燃料供給路２における予備路開閉弁７よりも下流側の部分、即ち、通常ガス流入流路部分２ｎの気体の全量を通常燃料供給路１からの通常燃料ガスＧ１に置換すべく、開始時パージ用開閉弁９を通常ガス流入流路部分２ｎのパージ所要時間だけ開く開始時パージ処理を実行する。
又、図５に示すように、予備路開閉弁７を開き且つ通常路開閉弁６を閉じる状態にして、コージェネレーションシステムＳに混合気Ｇｍを供給する際には、図４に示すように、予備路開閉弁７を閉じ状態に維持した状態で、混合気生成部Ｎにより混合気Ｇｍの送出が可能な状態にて開かれる時間がパージ流路部分２ｐのパージ所要時間になるように、切換時パージ用開閉弁５を開閉操作する切換時パージ処理を実行し、続いて、図５に示すように、予備路開閉弁７を開き且つ通常路開閉弁６を閉じる状態にする。

ちなみに、パージ流路部分２ｐのパージ所要時間は、パージ部設定容積のパージ流路部分２ｐ内に残留する気体の全量を放出するのに要する時間よりも多少長い時間に設定する。
又、通常ガス流入流路部分２ｎのパージ所要時間も、通常ガス流入部設定容積の通常ガス流入流路部分２ｎ内の気体の全量を外部に放出するのに要する時間よりも多少長い時間に設定する。

次に、混合気供給システムの運転方法の全体について説明を加える。
通常燃料ガスＧ１の供給が可能なときは、図３に示すように、開始時パージ用開閉弁９及び予備路開閉弁７を閉じた状態で、燃料断続弁１２及び通常路開閉弁６を開く。すると、通常燃料ガスＧ１が通常燃料供給路１を通してコージェネレーションシステムＳに供給される。

開始時パージ処理について説明を加えると、図２に示すように、開始時パージ処理では、燃料断続弁１２及び通常路開閉弁６を開くと共に、予備路開閉弁７を閉じて、通常燃料供給路１を通常燃料ガスＧ１が通流している状態で、開始時パージ用開閉弁９を通常ガス流入流路部分２ｎのパージ所要時間開いた後、閉じる。
すると、通常燃料供給路１の上流側供給路部分１ｕから予備燃料供給路２に通常燃料ガスＧ１が流入し、その通常燃料ガスＧ１により、予備燃料供給路２の通常ガス流入流路部分２ｎに残留していた気体、即ち、不均等混合気Ｇｍが開始時用放出路８に押し出されて完全に外部に放出されるので、予備燃料供給路２の通常ガス流入流路部分２ｎには、通常燃料ガスＧ１が残留することになる。

ちなみに、この開始時パージ処理は、コージェネレーションシステムＳへ通常燃料ガスＧ１の供給を開始する直前に実行しても良いし、コージェネレーションシステムＳへ通常燃料ガスＧ１を供給している間に実行しても良い。

切換時パージ処理について説明を加えると、図４に示すように、切換時パージ処理では、予備路開閉弁７を閉じている状態で、調圧弁１５及び混合比調整弁１８を夫々に対応して設定された開度に開いて、混合気生成部Ｎを混合気Ｇｍの送出が可能にした状態で、切換時パージ用開閉弁５をパージ流路部分２ｐのパージ所要時間開いた後、閉じる。但し、通常燃料供給路１による通常燃料ガスＧ１の供給が停止するのに伴って、通常路開閉弁６を閉じるので、切換時パージ処理を実行するときは、通常路開閉弁６は閉じられている。
すると、混合気生成部Ｎにて生成されて新たに予備燃料供給路２に供給される混合気Ｇｍにより、予備燃料供給路２のパージ流路部分２ｐに残留している不均等混合気Ｇｍが切換時用放出路４に押し出されて完全に外部に放出される。

続いて、図５に示すように、予備路開閉弁７を開くと、混合気生成部Ｎにて新たに生成された混合気Ｇｍが予備燃料供給路２の通常ガス流入流路部分２ｎに流入し、その通常ガス流入流路部分２ｎに先の開始時パージ処理にて充填された通常燃料ガスＧ１が下流側に押されつつ、混合気Ｇｍが通常燃料供給路１の下流側供給路部分１ｄを通流してコージェネレーションシステムＳに供給される。

そして、パージ流路部分２ｐのパージ所要時間は、予備燃料供給路２のパージ流路部分２ｐに残留している不均等混合気Ｇｍを完全に外部に放出することができる条件で、極力短く設定しているので、混合気供給システムの起動所要時間を短縮すると共に起動時の予備燃料ガスＧ１の損失を抑制することができる。
しかも、予備路開閉弁７を開き且つ通常路開閉弁６を閉じる状態にして、コージェネレーションシステムＳに混合気Ｇｍを供給する際には、コージェネレーションシステムＳには、当初は通常燃料ガスＧ１が供給され、以降、混合気生成部Ｎにて新たに生成された混合気Ｇｍが供給されるので、混合気供給システムの起動当初から、コージェネレーションシステムＳを一層適切に稼動することができる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を説明するが、この第２実施形態では、第１実施形態と同じ構成要素や同じ作用を有する構成要素については、重複説明を避けるために、同じ符号を付すことにより説明を省略し、主として、第１実施形態と異なる構成を説明する。
図６に示すように、この第２実施形態では、第１実施形態において設けた通常路開閉弁６及び予備路開閉弁７に代えて、通常燃料供給路１の上流側供給路部分１ｕの下流端、下流側供給路部分１ｄの上流端及び予備燃料供給路２の下流端が接続された三方弁２０が設けられている。又、第１実施形態において設けた逆止弁１１は、設けられていない。

三方弁２０の３つのポートのうちの２つのポートに、通常燃料供給路１の上流側供給路部分１ｕの下流端、下流側供給路部分１ｄの上流端が各別に接続され、残りの一つのポートに、予備燃料供給路２の下流端が接続されている。尚、予備燃料供給路２の上流端は、上記の第１実施形態と同様に、ベンチュリミキサー１７の吹出口１７ｄに接続されている。
つまり、通常燃料供給路１において、この三方弁２０の介装箇所が予備燃料供給路２との接続部３に相当する。

そして、図６に示すように、通常燃料供給路１の上流側供給路部分１ｕの下流端が接続されたポートと、下流側供給路部分１ｄの上流端が接続されたポートとが連通する第１流通状態に、三方弁２０を操作すると、通常燃料供給路１を通して通常燃料ガスＧ１をコージェネレーションシステムＳに供給可能となり、図示を省略するが、通常燃料供給路１の下流側供給路部分１ｄの上流端が接続されたポートと予備燃料供給路２の下流端が接続されたポートとが連通する第２流通状態に、三方弁２０を操作すると、予備燃料供給路２及び通常燃料供給路１の下流側供給路部分１ｄを通して混合気ＧｍをコージェネレーションシステムＳに供給可能となる。
つまり、この三方弁２０は、予備燃料供給路２を開閉自在な予備路開閉手段Ｖとして機能し、並びに、通常燃料供給路２の上流側供給路部分１ｕを開閉自在な通常路開閉手段としても機能するように構成されている。

又、予備燃料供給路２における三方弁２０の一つのポートに接続された下流端が、予備燃料供給路２において、予備路開閉手段Ｖにて開閉される箇所に相当し、予備燃料供給路２の全長、即ち、ベンチュリミキサー１７の吹出口１７ｄに接続された上流端から三方弁２０に接続された下流端までの全長が、既定のパージ部長さを有するパージ流路部分２ｐに相当する。つまり、予備燃料供給路２の全長が、パージ部長さに設定されていることになる。
そして、予備燃料供給路２を形成する管部材は、所定の内径のものが用いられるので、パージ流路部分２ｐの長さをパージ部長さに設定することにより、パージ流路部分２ｐの内容積が所定のパージ部設定容積に設定されることになる。

切換時用放出路４は、予備燃料供給路２に連通接続され、その切換時用放出路４に、切換時パージ用開閉弁５が介装されている。
この第２実施形態では、上記の第１実施形態において設けられた開始時用放出路８及び開始時パージ用開閉弁９は、設けられていない。

次に、図６に基づいて、混合気供給システムの運転方法について説明する。ちなみに、この第２実施形態でも、混合気供給システムの運転方法は、人為操作により行われる。
尚、図６において、通常燃料供給路１、予備燃料供給路２及び切換時用放出路４等の流路を示す線分において、気体が通流している部分に対応する部分を太線にて示す。
又、図６において、切換時パージ用開閉弁５、燃料断続弁１２及び三方弁２０等の各弁を示すパターンにおいて、開弁状態のものを黒塗りにて示し、閉弁状態のものを白抜きにて示す。

先ず、この第２実施形態に係る混合気供給システムの運転方法の特徴構成について説明すると、この第２実施形態による運転方法では、予備燃料供給路２のパージ流路部分２ｐのパージ部設定容積に基づいて、混合気生成部Ｎによる混合気Ｍの送出により、パージ流路部分２ｐの気体の全量を切換時用放出路４から外部に放出するのに要するパージ所要時間を予め求める。
そして、図６に示すように、三方弁２０を第１流通状態から第２流通状態に切り換えて（即ち、予備路開閉手段を開いて）、コージェネレーションシステムＳに混合気Ｇｍを供給する際には、三方弁２０を第１流通状態（即ち、予備路開閉手段を閉じ状態）に維持した状態で、混合気生成部Ｎにより混合気Ｇｍの送出が可能な状態にて開かれる時間がパージ所要時間になるように、切換時パージ用開閉弁５を開閉操作する切換時パージ処理を実行し、続いて、三方弁２０を第１流通状態から第２流通状態に切り換える（即ち、予備路開閉手段を開く）。
ちなみに、パージ所要時間は、パージ部設定容積のパージ流路部分２ｐに残留する気体の全量を放出するのに要する時間よりも多少長い時間に設定する。

次に、混合気供給システムの運転方法の全体について説明を加える。
通常燃料ガスＧ１の供給が可能なときは、図示を省略するが、三方弁２０を第１流通状態に操作する。すると、通常燃料ガスＧ１が通常燃料供給路１を通してコージェネレーションシステムＳに供給される。
切換時パージ処理について説明を加えると、図６に示すように、切換時パージ処理では、三方弁２０が第１流通状態になっている状態で、調圧弁１５及び混合比調整弁１８を夫々に対応して設定された開度に開いて、混合気生成部Ｎを混合気Ｇｍの送出が可能にした状態で、切換時パージ用開閉弁５をパージ所要時間開いた後、閉じる。
すると、混合気生成部Ｎにて生成されて新たに予備燃料供給路２に供給される混合気Ｇｍにより、予備燃料供給路２の全長にわたって（即ち、パージ流路部分２ｐに）残留している不均等混合気Ｇｍが切換時用放出路４に押し出されて外部に放出される。

続いて、図示を省略するが、三方弁２０を第２流通状態に切り換えると、混合気生成部Ｎにて新たに生成された混合気Ｇｍが通常燃料供給路１の下流側供給路部分１ｄを通流してコージェネレーションシステムＳに供給される。
そして、パージ所要時間は、予備燃料供給路２のパージ流路部分２ｐに残留している不均等混合気Ｇｍを完全に外部に放出することができる条件で、極力短く設定しているので、混合気供給システムの起動所要時間を短縮すると共に起動時の予備燃料ガスＧ１の損失を抑制することができる。

〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 上記の第１実施形態において、開始時パージ処理を省略しても良い。但し、この場合は、予備路開閉弁７を三方継手１０に極力近づけて設けるのが好ましい。

（ロ） 上記の第１及び第２の各実施形態では、混合気供給システムの運転方法を人為操作により実行する場合について説明したが、マイクロコンピュータを用いて構成した制御部を設けて、その制御部による自動操作により、混合気供給システムの運転方法を実行するように構成しても良い。
この場合、通常路開閉弁６、予備路開閉弁７、開始時パージ用開閉弁９、燃料断続弁１２及び三方弁２０の各弁は、電磁駆動式のものを設ける。又、通常燃料ガスＧ１の供給が停止したことを示すガス供給停止情報が制御部に送信可能に構成する。又、第１実施形態では、開始時パージ処理の実行を指令する開始時パージ指令が制御部に送信可能に構成する。
そして、制御部を構成するに、第１実施形態では、開始時パージ指令を受信すると開始時パージ処理を実行し、ガス供給停止情報を受信すると切換時パージ処理を実行するように構成し、第２実施形態では、ガス供給停止情報を受信すると切換時パージ処理を実行するように構成する。

（ハ） 上記の第１及び第２の各実施形態では、混合気供給装置Ｍを混合気供給システムとは別体に構成したが、混合気供給装置Ｍを構成する部材が混合気供給システムに組み込まれた構成として良い。

（ニ） 混合気生成部Ｎの具体構成は、上記の第１及び第２の各実施形態において例示した構成に限定されるものではなく、種々の構成が可能である。

（ホ） 燃焼装置の具体例は、上記の第１及び第２の各実施形態において例示したコージェネレーションシステムＳ（具体的には、ガスエンジン２１）に限定されるものではなく、例えば、ガスタービンやガスバーナ等、種々のものが適用可能である。

以上説明したように、起動所要時間を短縮すると共に起動時の予備燃料ガスの損失を抑制しつつ、起動当初から適正な混合気を供給し得る混合気供給システム、混合気供給システムの運転方法及び混合気供給システムに用いる混合気供給装置を提供することができる。

１ 通常燃料供給路
１ｄ 下流側供給路部分
１ｕ 上流側供給路部分
２ 予備燃料供給路
２ｐ パージ流路部分
３ 接続部
４ 切換時用放出路（切換時用放出部）
５ 切換時パージ用開閉弁（切換時パージ用開閉手段）
６ 通常路開閉弁（通常路開閉手段）
８ 開始時用放出路（開始時用放出部）
９ 開始時パージ用開閉弁（開始時パージ用開閉手段）
１１ 逆止弁
Ａ 空気
Ｇ１ 通常燃料ガス
Ｇ２ 予備燃料ガス
Ｇｍ 混合気
Ｍ 混合気供給装置
Ｎ 混合気生成部
Ｓ 燃焼装置
Ｖ 予備路開閉弁（予備路開閉手段）

Claims (6)

1. 通常燃料ガスとは異なる予備燃料ガスに空気を混合して、通常燃料ガスを燃焼可能に構成された燃焼装置にて燃焼可能な混合気を生成する混合気生成部と、
   前記燃焼装置に通常燃料ガスを供給する通常燃料供給路に連通接続されて、前記混合気生成部にて生成された混合気を前記燃焼装置に供給する予備燃料供給路と、
   前記予備燃料供給路を開閉自在な予備路開閉手段とが設けられた混合気供給システムであって、
   前記予備燃料供給路において、前記予備路開閉手段にて開閉される箇所から上流側のパージ流路部分の内容積が、所定の設定容積に設定され、
   前記パージ流路部分の気体を外部に放出可能な切換時用放出部と、
   前記切換時用放出部を開閉自在な切換時パージ用開閉手段とが設けられている混合気供給システム。
2. 前記予備路開閉手段が、前記予備燃料供給路に設けられ、
   前記通常燃料供給路における前記予備燃料供給路との接続部から上流側の上流側供給路部分を開閉自在な通常路開閉手段と、
   前記予備燃料供給路における前記予備路開閉手段にて開閉される箇所よりも下流側の部分の気体を外部に放出可能な開始時用放出部と、
   前記開始時用放出部を開閉自在な開始時パージ用開閉手段とが設けられている請求項１に記載の混合気供給システム。
3. 前記通常燃料供給路の上流側供給路部分における前記通常路開閉手段にて開閉される箇所よりも下流側の箇所に、下流側への通流のみ許容する逆止弁が設けられている請求項２に記載の混合気供給システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の混合気供給システムの運転方法であって、
   前記設定容積に基づいて、前記混合気生成部による混合気の送出により、前記パージ流路部分の気体を前記切換時放出部から外部に放出するのに要するパージ所要時間を予め求め、
   前記予備路開閉手段を開いて、前記燃焼装置に混合気を供給する際には、
   前記予備路開閉手段を閉じ状態に維持した状態で、前記混合気生成部により混合気の送出が可能な状態にて開かれる時間が前記パージ所要時間になるように、前記切換時パージ用開閉手段を開閉操作し、
   続いて、前記予備路開閉手段を開く混合気供給システムの運転方法。
5. 請求項２又は３に記載の混合気供給システムの運転方法であって、
   前記設定容積に基づいて、前記混合気生成部による混合気の送出により、前記パージ流路部分の気体を前記切換時放出部から外部に放出するのに要するパージ所要時間を予め求め、
   前記予備路開閉手段を閉じ且つ前記通常路開閉手段を開く状態にして、前記予備燃料供給路における前記予備路開閉手段よりも下流側の部分の気体を前記通常燃料供給路からの通常燃料ガスに置換すべく、前記開始時パージ用開閉手段を開く開始時パージ処理を実行し、
   前記予備路開閉手段を開き且つ前記通常路開閉手段を閉じる状態にして、前記燃焼装置に混合気を供給する際には、
   前記予備路開閉手段を閉じ状態に維持した状態で、前記混合気生成部により混合気の送出が可能な状態にて開かれる時間が前記パージ所要時間になるように、前記切換時パージ用開閉手段を開閉操作し、
   続いて、前記予備路開閉手段を開き且つ前記通常路開閉手段を閉じる状態にする混合気供給システムの運転方法。
6. 通常燃料ガスとは異なる予備燃料ガスに空気を混合して、通常燃料ガスを燃焼可能に構成された燃焼装置にて燃焼可能な混合気を生成する混合気生成部と、
   前記燃焼装置に通常燃料ガスを供給する通常燃料供給路に連通接続されて、前記混合気生成部にて生成された混合気を前記燃焼装置に供給する予備燃料供給路と、
   前記予備燃料供給路を開閉自在な予備路開閉手段とが設けられた混合気供給システムに用いる混合気供給装置であって、
   前記混合気生成部と前記予備燃料供給路とを備え、
   前記予備燃料供給路において、前記予備路開閉手段にて開閉される箇所から上流側のパージ流路部分の内容積が、所定の設定容積に設定され、
   前記パージ流路部分の気体を外部に放出可能な切換時用放出部と、
   前記切換時用放出部を開閉自在な切換時パージ用開閉手段とが設けられている混合気供給装置。

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