JP6000082B2 - ガス混合気供給システム - Google Patents
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Description
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。
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はベンチュリーミキサー53に導入される。
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。
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。
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、その特徴構成は、
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て供給する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。
また、混合比調整手段は、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、混合気の混合比を調整して、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。
前記混合比調整手段が、前記予備混合気供給路に供給される空気量又は予備燃料ガス量或はそれらの両方の量を調整する調整弁を備え、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、前記調整弁の開度を切換指令する点にある。
前記混合比調整手段が、前記予備混合気供給路に供給される空気量又は予備燃料ガス量或はそれらの両方の量を制限する貫通孔を備えた制限部材を備え、
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、前記空気量を調整する異なった貫通孔径の制限部材を備える構成、又は、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、前記予備燃料ガス量を調整する異なった貫通孔径の制限部材を備える構成、或はそれらの両方の構成を有し、
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、使用する制限部材を選択切換自在に構成されている点にある。
また、第1燃焼器供給状態と第2燃焼器供給状態との間で、使用する制限部材を選択切換自在に構成されているので、使用する制限部材を選択切換して第1燃焼器供給状態とすることで、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気が調整されるので、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、使用する制限部材を選択切換して第2燃焼器供給状態とすることで、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気が調整されるので、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。
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。
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。
前記予備混合気供給路に、前記予備燃料ガスの通流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、前記予備燃料ガスの流通状態が維持された状態で、前記ベンチュリーミキサーに吸引される空気の流量を調整して、前記予備燃料ガスと空気との混合比を調整自在に構成されている点にある。
また、混合比調整手段は、予備燃料ガスの流通状態が維持された状態で、ベンチュリーミキサーに吸引される空気の流量(即ち、ベンチュリーミキサーにおいて吸引力を発生している予備燃料ガスの流量に対する空気の吸入量)を調整して、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、空気の吸入量を調整するだけで、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。
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。
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。
前記予備燃料ガスタンクに貯留されている前記予備燃料ガスの残量を計測若しくは推定する予備燃料ガス残量導出手段を備え、
前記予備燃料ガスの残量が所定の第1レベルになると警告を出力し、前記予備燃料ガスの残量が前記所定の第1レベルより低い所定の第2レベルになると前記混合気が供給されている前記燃焼装置の運転を停止させる停止情報を出力する制御部を備えた点にある。
前記予備燃料ガスタンクに貯留されている前記予備燃料ガスの残量を計測若しくは推定する予備燃料ガス残量導出手段を備え、
前記予備燃料ガスの残量が所定のウォッベ指数調整レベルになると、前記混合比調整手段を調整して、前記混合気のウォッベ指数を当該混合気が供給されている前記燃焼装置における前記適正燃焼範囲内の下限の値に調整する制御部を備えた点にある。
前記予備燃料ガス残量導出手段が、
前記混合気が供給されている前記燃焼装置の運転状況から、当該燃焼装置が消費した前記予備燃料ガス消費量を推定する消費量推定部と、
前記燃焼装置への前記混合気の供給が開始される前の前記予備燃料ガスの残量から前記予備燃料ガス消費量を差し引いて、前記予備燃料ガスの残量を導出する残量導出部とを備えている点にある。
前記消費量推定部によって推定された前記予備燃料ガス消費量を表示する消費量表示部と、前記残量導出部によって導出された前記予備燃料ガスの残量を表示する残量表示部とが前記燃焼装置に設けられた点にある。
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。
第1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。
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。
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。
また、混合気Mが供給されている燃焼装置Sが加熱装置S2の場合、消費量推定部16は、例えば、加熱装置S2の運転状況として、バーナV2に設けられた混合気供給弁(図示せず)の開度、運転時間等を測定して蓄積し、これらの測定結果を用いて、加熱装置S2におけるLPガスG2の消費量を算出して、その算出されたLPガスG2の消費量を、加熱装置S2が実際に消費したLPガスG2の消費量として推定する。
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=56.0〜58.0)とされる。また、このガスエンジン用ウォッベ指数範囲W1は、さらに好ましくは56.4〜57.53の範囲とされる。
また、上述のように混合比調整弁30が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。
以下、本発明に係るガス混合気供給システム1の第2実施形態を、図4および図5に基づいて説明する。
図4に第2実施形態に係るガス混合気供給システム1の混合気生成装置Nを示す。上述の第1実施形態では、混合気Mの空気AとLPガスG2との混合比率を調整する混合比調整手段として混合比調整弁30が設けられたが、この第2実施形態では、混合比調整手段として吸入空気量制限部材38(制限部材に相当する)が設けられている点で異なっている。ここにいう、吸入空気量制限部材38は、LPガスG2に混合する空気Aの量を、部材の選択的な切換により調整するものである。
吸入空気量制限部材38は複数設けられて、その複数の吸入空気量制限部材38の夫々は、空気Aが流通可能な貫通孔38aを備えている。また、複数の吸入空気量制限部材38において、貫通孔38aの貫通孔径Dが小径、大径と異なる寸法に加工されて構成されている。
そして、吸入空気量制限部材38は、貫通孔38aを通過した空気Aが空気供給流路37に流入する状態、かつ、吸入空気量制限部材38と空気流入側端部37aとの間から空気Aが吸入されない状態として、空気供給流路37に空気Aが流入する空気流入側端部37aに着脱自在に取り付け可能とされている。
一方、混合気MをガスエンジンV1に供給するには、ガスエンジン用貫通孔径Daの貫通孔38aを有する吸入空気量制限部材38を空気流入側端部37aに取り付ける。そして、混合気生成装置Nの指令制御部33の指令スイッチ32を操作することで、指令制御部33によって燃焼装置側三方弁11が制御され、ガスエンジン用供給路8と共通流路6とが流通可能に接続されたガスエンジン接続状態となって、混合気MをガスエンジンV1に供給することができる。
(A)上記実施形態においては、混合比調整弁30又は吸入空気量制限部材38によって、空気A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としたが、これに限らず、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の流量を調整する流量調整弁を設けて、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としてもよいし、空気Aの流量を調整する混合比調整弁30又は吸入空気量制限部材38、及び、LPガスG2の流量を調整する流量調整弁を両方設けて、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。
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として構成するとともに、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。
また、LPガス混合気供給路4に供給される空気量を制限する貫通孔38aを備えた吸入空気量制限部材38とLPガス量を制限する貫通孔を備えた制限部材とを備え、ガスエンジン供給状態とバーナ供給状態との間で、空気量を調整する異なった貫通孔径Dの吸入空気量制限部材38を備える構成とLPガス量を調整する異なった貫通孔径の制限部材を備える構成との両方の構成を有し、ガスエンジン供給状態とバーナ供給状態との間で、使用する吸入空気量制限部材38及び制限部材を選択切換自在に構成されていてもよい。
3 LPガスタンク(予備燃料ガスタンク)
4 LP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
16 消費量推定部
16a 消費量表示部
18 予備燃料ガス残量導出手段
20 残量導出部
20a 残量表示部
30 混合比調整弁(調整弁)
31 ベンチュリーミキサー
32 指令スイッチ
38 吸入空気量制限部材(制限部材)
38a 貫通孔
A 空気
D 貫通孔径
G1 都市ガス(通常燃料ガス)
G2 LP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 (12)
- 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て供給する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。 - 前記混合比調整手段が、前記予備混合気供給路に供給される空気量又は予備燃料ガス量或はそれらの両方の量を調整する調整弁を備え、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、前記調整弁の開度を切換指令する請求項1記載のガス混合気供給システム。
- 前記混合比調整手段が、前記予備混合気供給路に供給される空気量又は予備燃料ガス量或はそれらの両方の量を制限する貫通孔を備えた制限部材を備え、
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、前記空気量を調整する異なった貫通孔径の制限部材を備える構成、又は、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、前記予備燃料ガス量を調整する異なった貫通孔径の制限部材を備える構成、或はそれらの両方の構成を有し、
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、使用する制限部材を選択切換自在に構成されている請求項1記載の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1〜3の何れか1項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4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、前記予備燃料ガスの流通状態が維持された状態で、前記ベンチュリーミキサーに吸引される空気の流量を調整して、前記予備燃料ガスと空気との混合比を調整自在に構成されている請求項1〜5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1〜6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1〜7の何れか1項に記載のガス混合気供給システム。
- 前記予備燃料ガスタンクに貯留されている前記予備燃料ガスの残量を計測若しくは推定する予備燃料ガス残量導出手段を備え、
前記予備燃料ガスの残量が所定の第1レベルになると警告を出力し、前記予備燃料ガスの残量が前記所定の第1レベルより低い所定の第2レベルになると前記混合気が供給されている前記燃焼装置の運転を停止させる停止情報を出力する制御部を備えた請求項1〜8の何れか1項に記載のガス混合気供給システム。 - 前記予備燃料ガスタンクに貯留されている前記予備燃料ガスの残量を計測若しくは推定する予備燃料ガス残量導出手段を備え、
前記予備燃料ガスの残量が所定のウォッベ指数調整レベルになると、前記混合比調整手段を調整して、前記混合気のウォッベ指数を当該混合気が供給されている前記燃焼装置における前記適正燃焼範囲内の下限の値に調整する制御部を備えた請求項1〜9の何れか1項に記載のガス混合気供給システム。 - 前記予備燃料ガス残量導出手段が、
前記混合気が供給されている前記燃焼装置の運転状況から、当該燃焼装置が消費した前記予備燃料ガス消費量を推定する消費量推定部と、
前記燃焼装置への前記混合気の供給が開始される前の前記予備燃料ガスの残量から前記予備燃料ガス消費量を差し引いて、前記予備燃料ガスの残量を導出する残量導出部とを備えている請求項9又は10に記載のガス混合気供給システム。 - 前記消費量推定部によって推定された前記予備燃料ガス消費量を表示する消費量表示部と、前記残量導出部によって算出された前記予備燃料ガスの残量を表示する残量表示部とが前記燃焼装置に設けられた請求項11に記載のガス混合気供給システム。
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