JP2017198114A

JP2017198114A - ディーゼル機関運転装置

Info

Publication number: JP2017198114A
Application number: JP2016087985A
Authority: JP
Inventors: 尚幸宮田; Naoyuki Miyata; 浩一村松; Koichi Muramatsu; 佳弘八尾; Yoshihiro Yao; 隆司佐藤; Takashi Sato
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2017-11-02

Abstract

【課題】建屋外部において火災等の非常事態が発生した場合においても所定期間ディーゼル機関の運転を可能ならしめる。
【解決手段】ディーゼル機関室７内に、空気を貯蔵する空気タンク１１と、空気タンクに貯蔵された空気をディーゼル機関１に給気する給気配管２と、ディーゼル機関によって駆動される給水ポンプ５と、給水ポンプ５によって水源室６に貯留された冷却水４を建屋外に給水する給水配管８と、を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、原子力発電所で用いられるディーゼル機関運転装置に関する。

従来、原子力発電所においては、その建屋内に、非常用の動力を得るためのディーゼル機関が設置されたディーゼル機関室が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
このようなディーゼル機関運転装置の一例を、図９を用いて説明する。図９は、従来のディーゼル機関運転装置の構成図を示すものである。

図９に示すように、ディーゼル機関室７内に設置されたディーゼル機関１は、外気給気配管１６を介して建屋外から給気された空気をシリンダ内で圧縮することで空気の温度を上昇させ、燃料タンクより供給される液体燃料を圧縮した高温の空気に噴射することで自然発火させ爆発的に燃焼させる。このとき、液体燃料が燃焼する際のエネルギーを運動エネルギーに変換することで動力を得る。そして、液体燃料を燃焼させた後の排出ガスは排気配管３を介して建屋外に排気される。

特開平９−２１８９５号公報

ところで、従来のディーゼル機関運転装置では、例えば、建屋外部で火災が発生し外気の温度が上昇した場合には、給気温度が高温となるため、ディーゼル機関に空気を給気することができず、ディーゼル機関を運転することができなくなるという課題があった。

本発明の実施形態は、上述した課題を解決するためになされたもので、建屋外部において火災等の非常事態が発生した場合に、少なくとも所定期間ディーゼル機関の運転を可能ならしめるとともに、建屋の外壁等が火災等によって高温化するのを抑制することができるディーゼル機関運転装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ディーゼル機関が設置されるディーゼル機関室及び建屋を冷却するための冷却水が貯留される水源室が前記建屋内に配置されたディーゼル機関運転装置であって、前記ディーゼル機関室内に、空気を貯蔵する空気タンクと、前記空気タンクに貯蔵された空気を前記ディーゼル機関に給気する給気配管と、前記ディーゼル機関によって駆動される給水ポンプと、前記給水ポンプによって前記水源室に貯留された冷却水を前記建屋外に給水する給水配管と、を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、建屋外部において火災等の非常事態が発生した場合においても所定期間ディーゼル機関の運転を可能ならしめることができる。

第１の実施形態に係るディーゼル機関運転装置の構成図である。第２の実施形態に係るディーゼル機関運転装置の構成図である。第３の実施形態に係るディーゼル機関運転装置の構成図である。第４の実施形態に係るディーゼル機関運転装置の構成図である。第５の実施形態に係るディーゼル機関運転装置の構成図である。第６の実施形態に係るディーゼル機関運転装置の構成図である。第７の実施形態に係るディーゼル機関運転装置の構成図である。第８の実施形態に係るディーゼル機関運転装置の構成図である。従来のディーゼル機関運転装置の構成図である。

以下、本発明に係るディーゼル機関運転装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係るディーゼル機関運転装置を、図１を用いて説明する。なお、図９を用いて説明した従来のディーゼル機関運転装置と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図１に示すように、本実施形態では、原子力発電所の建屋内に、ディーゼル機関室７及び水源室６が配置される。水源室６には、建屋を冷却するための冷却水４が貯留される。なお、ディーゼル機関室７及び水源室６が配置される建屋は、原子炉建屋又はタービン建屋であってもよいし、あるいは特定重大事故等対処施設を構成する建屋であってもよい。また、ディーゼル機関室７及び水源室６を各々独立した建屋に配置してもよい。

ディーゼル機関室７内には、加圧された空気を貯蔵する空気タンク１１が設けられ、この空気タンク１１に貯蔵された空気が給気配管２を介してディーゼル機関１に給気される。また、ディーゼル機関１によって駆動される給水ポンプ５が設けられ、この給水ポンプ５の駆動によって、水源室６に貯留された冷却水４が給水配管８を介して建屋外に給水される。なお、給水配管８を複数に分岐させ、水源室６に貯留された冷却水４を建屋外の複数の箇所から放出できるようにしてもよい。

また、給気配管２には、その上流側から下流側に向かって、給気される空気の圧力を調整する自動減圧弁１２、給気される空気の流量を調整する流量調整弁１３、給気配管２を開閉する開閉弁としての止め弁１４が設けられる。

上記のように構成した本実施形態では、建屋外部において火災等の非常事態が発生した場合に、給気配管２の止め弁１４を開状態とし、空気タンク１１内に貯蔵された空気がディーゼル機関１に給気されると、これによって少なくとも所定期間はディーゼル機関１が運転される。また、ディーゼル機関１の運転により給水ポンプ５が駆動し、冷却水４が建屋外に給水されると、これによって建屋の外壁やその周囲が冷却される。なお、給水配管８に他の設備への送水配管を接続すれば、他の設備において注水等の目的で冷却水４を利用することも可能である。

したがって、本実施形態のディーゼル機関運転装置によれば、建屋外部において火災等の非常事態が発生した場合に、少なくとも所定期間ディーゼル機関１の運転を可能ならしめるとともに、建屋の外壁等が火災等によって高温化するのを抑制することができる。

なお、本実施形態では、従来のディーゼル機関運転装置と同様に、建屋外の空気をディーゼル機関１に給気する少なくとも１つの外気給気配管１６を設けるようにしてもよい。これにより、通常時には、外気を用いてディーゼル機関１を運転することができる。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態に係るディーゼル機関運転装置を、図２を用いて説明する。なお、図１を用いて説明した第１の実施形態に係るディーゼル機関運転装置と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図２に示すように、本実施形態では、ディーゼル機関室７内にディーゼル機関１によって駆動される発電機１０を設け、発電機１０で発電された電力によって給水ポンプ５を駆動する。すなわち、第１の実施形態では、ディーゼル機関１の運動エネルギーによって給水ポンプ５が直接的に駆動されるのに対し、本実施形態では、ディーゼル機関１の運動エネルギーが発電機１０によって電力に変換され、この電力によって給水ポンプ５が駆動される。

上記のように構成した本実施形態では、建屋外部において火災等の非常事態が発生した場合に、ディーゼル機関１によって駆動される発電機１０を設けたことで、ディーゼル機関１によって得られる動力を給水ポンプ５の駆動以外の用途、例えば、他の消火・冷却システム等の駆動にも利用することができる。
したがって、本実施形態のディーゼル機関運転装置によれば、ディーゼル機関１の運転により汎用性の高い動力を得ることができる。

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態に係るディーゼル機関運転装置を、図３を用いて説明する。なお、図１を用いて説明した第１の実施形態に係るディーゼル機関運転装置と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図３に示すように、本実施形態では、外気給気配管１６が、水源室６に貯留された冷却水４の中を通過するように配置される。
また、外気給気配管１６には、外気給気配管１６を開閉する開閉弁としての止め弁１７、逆流防止のための逆止弁１８が設けられる。

上記のように構成した本実施形態では、建屋外部において火災等の非常事態が発生した場合に、外気給気配管１６の止め弁１７を開状態とし、外気をディーゼル機関１に給気しようとする場合、水源室６に貯留された冷却水４によって冷却された外気がディーゼル機関１に給気される。また、冷却水４の温度が上昇し冷却効果が得られなくなった場合でも、空気タンク１１内に貯蔵された空気がディーゼル機関１に給気される。

したがって、本実施形態のディーゼル機関運転装置によれば、建屋外部において火災等の非常事態が発生した場合でも、複数の給気系統を用いてディーゼル機関１を連続運転することができる。

［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態に係るディーゼル機関運転装置を、図４を用いて説明する。なお、図１を用いて説明した第１の実施形態に係るディーゼル機関運転装置と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図４に示すように、本実施形態では、外気給気配管２４ａ及び２４ｂは、建屋外の空気を二方向からディーゼル機関１に給気する。なお、外気給気配管２４ａ及び２４ｂは、建屋外の空気を複数の方向からディーゼル機関１に給気するものであればよく、例えば、三方向や四方向に分岐するものであってもよい。

また、図４に示すように、本実施形態では、外気給気配管２４ａ及び２４ｂは給気配管２に接続され、この接続部に、通常は外気給気配管２４ａ及び２４ｂを介してディーゼル機関１に外気を導き、外気給気配管２４ａ及び２４ｂ側の圧力が負圧になると受動的に空気タンク１１内に貯蔵された空気をディーゼル機関１へ空気を導くように開閉状態が切り替わる圧力差作動弁２６が設けられる。

また、図４に示すように、本実施形態では、外気給気配管２４ａ及び２４ｂのそれぞれに、通常は開状態で給気温度が上昇すると受動的に閉状態となる開閉弁としての温度作動弁２５ａ及び２５ｂが設けられる。なお、温度作動弁２５ａ及び２５ｂは、外気給気配管２４ａ及び２４ｂの入口付近に配置してもよいし、その中途に配置してもよい。

上記のように構成した本実施形態では、建屋外部において火災等の非常事態が発生した場合に、建屋外の空気を複数の方向からディーゼル機関１に給気することで、建屋外の温度が上昇していない方向の外気がディーゼル機関１に給気される。

また、外気給気配管２４ａ及び２４ｂと給気配管２との接続部に圧力差作動弁２６を設けたこと、又は外気給気配管２４ａ及び２４ｂに温度作動弁２５ａ及び２５ｂを設けたことで、通常は外気をディーゼル機関１に給気するが、建屋外の温度が上昇して外気給気配管２４ａ及び２４ｂのいずれかからも給気できなくなった場合には、空気タンク１１内に貯蔵された空気がディーゼル機関１に給気される。

［第５の実施形態］
次に、第５の実施形態に係るディーゼル機関運転装置を、図５を用いて説明する。なお、図１を用いて説明した第１の実施形態に係るディーゼル機関運転装置と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図５に示すように、本実施形態では、ディーゼル機関室７内の空気をディーゼル機関１に給気する機関室内給気配管１９と、前記水源室６内の空気をディーゼル機関１に給気する水源室内給気配管２１と、が設けられる。

また、図５に示すように、本実施形態では、機関室内給気配管１９及び水源室内給気配管２１は合流して給気配管２に接続され、機関室内給気配管１９及び水源室内給気配管２１の上流側にはそれぞれ、機関室内給気配管１９及び水源室内給気配管２１を開閉する開閉弁としての止め弁２０及び止め弁２２が設けられ、合流後の下流側には空気の逆流を防止する逆止弁２３が設けられる。

上記のように構成した本実施形態では、建屋外部において火災等の非常事態が発生した場合に、空気タンク１１内の空気の圧力が低下して給気ができなくなった場合でも、ディーゼル機関室７及び水源室６の上部の空気がディーゼル機関１に給気される。

したがって、本実施形態のディーゼル機関運転装置によれば、建屋外部において発生した火災等の非常事態が所定期間を越えて継続する場合でも、ディーゼル機関１を運転することができる。

［第６の実施形態］
次に、第６の実施形態に係るディーゼル機関運転装置を、図６を用いて説明する。なお、図１を用いて説明した第１の実施形態に係るディーゼル機関運転装置と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図６に示すように、本実施形態では、空気タンク１１に貯蔵された空気によって建屋外に消火剤を散布する消火剤散布装置２７が設けられる。消火剤散布装置２７には消火薬剤が格納されており、消火剤散布装置２７は、この消火薬剤に空気を混入させて泡状の消火剤とし、この泡状の消火剤を建屋外に放出する。なお、消火剤散布装置２７の駆動源としては、ディーゼル機関１又は発電機１０を用いることができる。

また、図６に示すように、本実施形態では、給気配管２から分岐し、空気タンク１１に貯蔵された空気を消火剤散布装置２７に給気する消火剤散布用配管２８が設けられ、消火剤散布用配管２８には、その上流側から下流側に向かって、給気される空気の圧力を調整する自動減圧弁３０、給気される空気の流量を調整する流量調整弁３１、消火剤散布用配管２８を開閉する開閉弁としての止め弁３２が設けられる。

上記のように構成した本実施形態では、建屋外部において火災等の非常事態が発生した場合に、消火剤散布用配管２８の止め弁３２を開状態とし、空気タンク１１内に貯蔵された空気が消火剤散布装置２７に給気されると、これによって泡状の消火剤が建屋の外壁やその周囲に散布される。

したがって、本実施形態のディーゼル機関運転装置によれば、建屋外部において火災等の非常事態が発生した場合でも、建屋の外壁等が火災等によって高温化するのを抑制することができる。

［第７の実施形態］
次に、第７の実施形態に係るディーゼル機関運転装置を、図７を用いて説明する。なお、図１を用いて説明した第１の実施形態に係るディーゼル機関運転装置と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図７に示すように、本実施形態では、ディーゼル機関１から排出された排出ガスを建屋外に排出する排気配管３にファン室３５が設けられるとともに、このファン室３５内に排出ガスの排出を促進するファン３４が設けられる。

また、図７に示すように、本実施形態では、給水配管８に、ファン３４と同軸で接続された水車３６が設けられる。水車３６は、給水ポンプ５によって送水された冷却水４が給水配管８上を流れるのにしたがって回転することで、同軸で接続されたファン３４を回転駆動する。

なお、ファン３４は、ディーゼル機関１の運転によって得られる動力によって回転駆動するものであってもよいし、発電機１０で発電された電力によって回転駆動するものであってもよい。

上記のように構成した本実施形態では、建屋外部において火災等の非常事態が発生した場合に、ファン３４が回転駆動すると、排気配管３内の排気を建屋外に送る向きの流れが発生し、ディーゼル機関１から排出された排出ガスを建屋外に排出することが促進される。

したがって、本実施形態のディーゼル機関運転装置によれば、建屋外の温度が高く、排気温度との温度差を利用したドリフト力による排気ができない場合でも、ディーゼル機関１から排出された排出ガスを建屋外に排出することができる。

［第８の実施形態］
次に、第８の実施形態に係るディーゼル機関運転装置を、図８を用いて説明する。なお、図１を用いて説明した第１の実施形態に係るディーゼル機関運転装置と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図８に示すように、本実施形態では、ディーゼル機関１から排出された排出ガスを水源室６の上部空間に排出する内部排出配管３７と、水源室６の上部空間に蓄積された排出ガスを建屋外に排出する外部排出配管３９と、水源室６の上部空間内の圧力に応じて外部排出配管３９を開閉する圧力逃がし弁４０と、が設けられる。
また、図８に示すように、本実施形態では、内部排出配管３７上に、排気の逆流を防止する逆止弁３８が設けられる。

上記のように構成した本実施形態では、建屋外部において火災等の非常事態が発生した場合に、ディーゼル機関１から排出された排出ガスを水源室６の上部空間に蓄積し、水源室６内の圧力が設定値以上となると圧力逃がし弁４０が開状態となって水源室６の上部空間に蓄積された排出ガスが外部排出配管３９を介して建屋外に排出される。なお、排出ガスを蓄積する空間として、水源室６の上部空間以外の空間を利用することも可能である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。また、この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…ディーゼル機関、２…給気配管、３…排気配管、４…冷却水、５…給水ポンプ、６…水源室、７…ディーゼル機関室、８…給水配管、１０…発電機、１１…空気タンク、１２…自動減圧弁、１３…流量調整弁、１４…止め弁、１６…外気給気配管、１７…止め弁、１８…逆止弁、１９…機関室内給気配管、２０…止め弁、２１…水源室内給気配管、２２…止め弁、２３…逆止弁、２４ａ，２４ｂ…外気給気配管、２５ａ，２５ｂ…温度作動弁、２６…圧力差作動弁、２７…消火剤散布装置、２８…消火剤散布用配管、３０…自動減圧弁、３１…流量調整弁、３２…止め弁、３４…ファン、３５…ファン室、３６…水車、３７…内部排出配管、３８…逆止弁、３９…外部排出配管、４０…圧力逃がし弁

Claims

ディーゼル機関が設置されるディーゼル機関室及び建屋を冷却するための冷却水が貯留される水源室が前記建屋内に配置されたディーゼル機関運転装置であって、
前記ディーゼル機関室内に、空気を貯蔵する空気タンクと、前記空気タンクに貯蔵された空気を前記ディーゼル機関に給気する給気配管と、前記ディーゼル機関によって駆動される給水ポンプと、前記給水ポンプによって前記水源室に貯留された冷却水を前記建屋外に給水する給水配管と、を設けたことを特徴とするディーゼル機関運転装置。
前記ディーゼル機関によって駆動される発電機を設け、
前記発電機で発電された電力によって前記給水ポンプを駆動することを特徴とする請求項１に記載のディーゼル機関運転装置。
前記建屋外の空気を前記ディーゼル機関に給気する少なくとも１つの外気給気配管と、前記外気給気配管を開閉する開閉弁と、を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のディーゼル機関運転装置。
前記外気給気配管は、前記水源室に貯留された冷却水の中を通過するように配置されることを特徴とする請求項３に記載のディーゼル機関運転装置。
前記外気給気配管は前記給気配管に接続され、この接続部に圧力差作動弁を設けたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のディーゼル機関運転装置。
前記外気給気配管は、前記建屋外の空気を複数の方向から前記ディーゼル機関に給気することを特徴とする請求項５に記載のディーゼル機関運転装置。
前記開閉弁は、空気の温度が上昇すると自動的に閉となる温度作動弁であることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載のディーゼル機関運転装置。
前記ディーゼル機関室内の空気を前記ディーゼル機関に給気する機関室内給気配管と、前記水源室内の空気を前記ディーゼル機関に給気する水源室内給気配管と、を設けたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のディーゼル機関運転装置。
前記空気タンクに貯蔵された空気によって前記建屋外に消火剤を散布する消火剤散布装置を設けたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のディーゼル機関運転装置。
前記ディーゼル機関から排出された排出ガスを前記建屋外に排出する排出配管と、前記排出配管内に配置され、前記排出ガスの排出を促進するファンと、を設け、前記給水配管内に配置された水車又は前記ディーゼル機関によって前記ファンを駆動することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のディーゼル機関運転装置。
前記ディーゼル機関から排出された排出ガスを前記水源室の上部空間に排出する内部排出配管と、前記水源室の上部空間に蓄積された排出ガスを前記建屋外に排出する外部排出配管と、前記水源室の上部空間内の圧力に応じて前記外部排出配管を開閉する圧力逃がし弁と、を設けたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のディーゼル機関運転装置。