JP6049530B2

JP6049530B2 - 混合気供給システム及び混合気供給システムに用いる混合気供給装置

Info

Publication number: JP6049530B2
Application number: JP2013089432A
Authority: JP
Inventors: 貴大板屋; 深江　守; 守深江; 裕明石田
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2033-04-22
Also published as: JP2014214882A

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、及び、その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、放出弁を開いて予備燃料供給路に残留している不均等混合気を外部に完全に放出するには、かなりの時間がかかり、しかも、不均等混合気を外部に放出するので、予備燃料ガスの損失が生じる。

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、混合気を通常燃料ガスに換えて燃焼装置に供給する際に、予備燃料ガスの損失を回避しながら、混合状態が適正な混合気を速やかに供給し得る混合気供給システム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、前記予備燃料供給路に残留している混合気が前記混合気生成部から前記予備燃料供給路に供給される混合気により押されて下流側に流動するのに伴って、その流れをエネルギー源として混合気の混合を促進する混合促進手段が設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、混合気生成部による混合気の送出が可能になった状態で、予備路開閉手段が開かれて、混合気生成部にて生成された混合気が新たに予備燃料供給路に供給されると、予備燃料供給路に残留している混合気が新たに供給される混合気により下流側に押されるので、予備燃料供給路に残留していた混合気が先頭となって、混合気が予備燃料供給路を流動する。そして、予備燃料供給路に残留していた混合気を先頭に予備燃料供給路を流動する混合気は、その流れをエネルギー源として、混合促進手段により混合が促進された後、通常燃料供給路に流入して、その通常燃料供給路を通して燃焼装置に供給される。
従って、混合気を通常燃料ガスに換えて燃焼装置に供給する際に、予備燃料ガスの損失を回避しながら、混合状態が適正な混合気を速やかに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、
前記混合促進手段が、前記予備燃料供給路内に当該予備燃料供給路の長さ方向に間隔を隔てて設けられて、前記予備燃料供給路を部分的に遮断する複数の邪魔板により構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、混合気生成部にて生成された混合気が新たに予備燃料供給路に供給されることにより、予備燃料供給路に残留していた混合気が先頭となって、混合気が予備燃料供給路を流動すると、混合気が邪魔板に衝突する度に、流動方向が変化して乱流化が促進されるので、予備燃料供給路に残留していた混合気を先頭に、混合気は間隔を隔てて設けられた各邪魔板により繰り返し混合が促進されながら、予備燃料供給路を下流側に流動して通常燃料供給路に流入する。
そして、最も下流側の邪魔板を極力通常燃料供給路に近付けて設けることにより、予備燃料供給路に残留している混合気のうち、邪魔板により混合が促進されること無く通常燃料供給路に流入する分を極力少なくすることができ、又、邪魔板の設置数を多くするほど、予備燃料供給路に残留していた混合気を初めとして、混合気の混合の促進状態を強めることができる。
従って、混合状態がより一層適正な混合気を速やかに供給することができる。

本発明に係る混合気供給システムの更なる特徴構成は、
前記予備燃料供給路における少なくとも下流側の部分が、長さ方向を略水平方向に沿わせた横向き供給路部分に構成され、
前記複数の邪魔板が、下方側邪魔板と上方側邪魔板とが交互になる状態で、前記横向き供給路部分に設けられた複数の前記下方側邪魔板と複数の前記上方側邪魔板にて構成され、
前記下方側邪魔板が、前記横向き供給路部分内の下方側を当該横向き供給路部分における長手方向視での面積に対して、予備燃料ガス及び空気のうち混合割合が小さい方の体積割合以上にわたって遮断するように設けられ、
前記上方側邪魔板が、前記横向き供給路部分内の上方側を当該横向き供給路部分における長手方向視での面積に対して、予備燃料ガス及び空気のうち混合割合が小さい方の体積割合以上にわたって遮断するように設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、予備燃料供給路に残留していた混合気が先頭となって、混合気が予備燃料供給路を流動すると、混合気が下方側邪魔板に衝突する度に流動方向が上方に変化すると共に、上方側邪魔板に衝突する度に流動方向が下方に変化して乱流化が促進されるので、予備燃料供給路に残留していた混合気を先頭に、混合気は間隔を隔てて交互に設けられた下方側邪魔板と上方側邪魔板とにより繰り返し混合が促進されながら、予備燃料供給路を下流側に流動して通常燃料供給路に流入する。

そして、下方側邪魔板により横向き供給路部分を遮断する部分の面積、及び、上方側邪魔板により横向き供給路部分を遮断する部分の面積を、いずれも、当該横向き供給路部分における長手方向視での面積に対して、予備燃料ガス及び空気のうち混合割合が小さい方の体積割合以上とすることにより、予備燃料ガスと空気とが略完全に分離して予備燃料供給路の横向き供給路部分に残留していたとしても、予備燃料ガスの全量と空気の全量とを良好に混合することができる。ちなみに、横向き供給路部分における長手方向視での面積は、横向き供給路部分における長手方向に直交する横断面の面積である。
例えば、通常燃料ガスとして都市ガスの１３Ａが用いられ、予備燃料ガスとしてＬＰガスが用いられる場合、混合気の燃焼性を通常燃料ガスと同等にするために、予備燃料ガスと空気とが例えば３５：６５程度の混合比で混合されるので、下方側邪魔板により横向き供給路部分を遮断する部分の面積、及び、上方側邪魔板により横向き供給路部分を遮断する部分の面積は、いずれも、当該横向き供給路部分における長手方向視での面積の３５％以上とする。
従って、混合状態が更に適正な混合気を速やかに供給することができる。

本発明に係る混合気供給システムの更なる特徴構成は、
前記混合促進手段が、軸心方向を前記予備燃料供給路の長さ方向に沿わせて当該予備燃料供給路内に配設された螺旋状の螺旋羽根にて構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、混合気生成部にて生成された混合気が新たに予備燃料供給路に供給されると、予備燃料供給路に残留していた混合気が先頭となって、混合気が螺旋状の螺旋羽根により旋回させられて乱流化されることにより混合が促進されながら、予備燃料供給路を下流側に流動する。
そして、螺旋羽根を、その下流側の端部を極力通常燃料供給路に近付けて設けることにより、予備燃料供給路に残留している混合気のうち、螺旋羽根により混合が促進されること無く通常燃料供給路に流入する分を極力少なくすることができ、又、螺旋羽根の軸心方向の長さを長くするほど、予備燃料供給路に残留していた混合気を初めとして、混合気の混合の促進状態を強めることができる。
従って、混合状態がより一層適正な混合気を速やかに供給することができる。

本発明に係る混合気供給システムの更なる特徴構成は、
前記螺旋羽根が、旋回方向が右向きの右向き螺旋部と旋回方向が左向きの左向き螺旋部とが交互になる状態で、前記軸心方向に並ぶ複数の前記右向き螺旋部と複数の前記左向き螺旋部とを備えて構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、混合気生成部にて生成された混合気が新たに予備燃料供給路に供給されると、予備燃料供給路に残留していた混合気を先頭に、混合気は、交互に並ぶ右向き螺旋部と左向き螺旋部とにより、旋回方向が繰り返し反転させられながら、予備燃料供給路を下流側に流動するので、予備燃料供給を流動する混合気の乱流化がより一層促進されることになり、予備燃料供給路に残留していた混合気を初めとして、混合気の混合をより一層促進することができる。
従って、混合状態が更に適正な混合気を速やかに供給することができる。

本発明に係る混合気供給システムの更なる特徴構成は、
前記混合促進手段が、中央部分の開口幅が前記予備燃料供給路の横断方向において互いに対向する両端側部分の開口幅よりも狭い概略鼓形の孔を有する孔開き板にて構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、混合気生成部にて生成された混合気が新たに予備燃料供給路に供給されるのに伴って、予備燃料供給路に残留していた混合気は孔開き板の概略鼓形の孔から二つの噴流となって噴き出す。そして、二つの噴流の周辺に逆流域が生じて、予備燃料供給路の横断方向におけるより広い流域において混合気の乱流化を効果的に促進することができるので、混合気の混合を促進することができる。又、孔開き板を極力通常燃料供給路に近付けて設けることにより、予備燃料供給路に残留している混合気のうち、孔開き板により混合が促進されること無く通常燃料供給路に流入する分を極力少なくすることができる。
従って、混合状態がより一層適正な混合気を速やかに供給することができる。

本発明に係る混合気供給システムの更なる特徴構成は、
前記混合促進手段が、ベンチュリー効果により混合気の混合を促進するベンチュリー管部を備えて構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、混合気生成部にて生成された混合気が新たに予備燃料供給路に供給されると、予備燃料供給路に残留していた混合気が先頭となって、混合気がベンチュリー管部を通過しつつ予備燃料供給路を流動する。そして、混合気がベンチュリー管部を通過する際に、ベンチュリー効果が発現して、混合気の外周側と中心側とで圧力差が生じて乱流化が効果的に促進するので、混合気の混合が促進される。
そして、このベンチュリー管部を予備燃料供給路の下流端に設けることにより、予備燃料供給路に残留している混合気のうち、ベンチュリー管部により混合が促進されること無く通常燃料供給路に流入する分を極力少なくすることができる。
従って、混合状態がより一層適正な混合気を速やかに供給することができる。

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、前記予備燃料供給路に残留している混合気が前記混合気生成部から前記予備燃料供給路に供給される混合気により押されて下流側に流動するのに伴って、その流れをエネルギー源として混合気の混合を促進する混合促進手段が設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、混合気生成部による混合気の送出が可能になった状態で、予備路開閉手段が開かれて、混合気生成部にて生成された混合気が新たに予備燃料供給路に供給されると、予備燃料供給路に残留している混合気が新たに供給される混合気により下流側に押されるので、予備燃料供給路に残留している混合気が先頭となって、混合気が予備燃料供給路を流動する。そして、予備燃料供給路に残留していた混合気を先頭に予備燃料供給路を流動する混合気は、その流れをエネルギー源として、混合促進手段により混合が促進された後、通常燃料供給路に流入して、その通常燃料供給路を通して燃焼装置に供給される。
従って、混合気を通常燃料ガスに換えて燃焼装置に供給する際に、予備燃料ガスの損失を回避しながら、混合状態が適正な混合気を速やかに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実施形態に係る混混合気供給システムの予備燃料供給路の縦断面図第１実施形態に係る混混合気供給システムの予備燃料供給路の透視斜視図第２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２実施形態に係る混合気供給システムの螺旋羽根を示す図第３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３実施形態に係る混合気供給システムの孔開き板を示す斜視図第４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４施形態に係る混合気供給システムにおける混合促進用ベンチュリミキサーの縦断面図

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、通常燃料ガス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、予備燃料供給路２に、予備燃料供給路２に残留している混合気Ｇｍが混合気生成部Ｎから予備燃料供給路２に供給される混合気Ｇｍにより押されて下流側に流動するのに伴って、その流れをエネルギー源として混合気Ｇｍの混合を促進する混合促進手段Ｐが設けられている。

そして、この第１実施形態では、混合促進手段Ｐが、予備燃料供給路２内に当該予備燃料供給路２の長さ方向に間隔を隔てて設けられて、予備燃料供給路２を部分的に遮断する複数の邪魔板１３により構成されている。

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。
予備燃料供給路２は、三方弁３を介して、通常燃料供給路１の途中に接続されている。
つまり、三方弁３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における予備燃料供給路２が接続される部分よりも上流側の上流側供給路部分１ｕの下流端、通常燃料供給路１における予備燃料供給路２が接続される部分よりも下流側の下流側供給路部分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。

そして、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３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、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３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３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、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４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５、それら複数の予備ガスボンベ５が並列接続された元供給路６、その元供給路６に設けられた調圧弁７、その元供給路６を通して供給される予備燃料ガスＧ２と空気供給路８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９、及び、空気供給路８における空気Ａの流量を調整する混合比調整弁１０等を備えて構成されている。空気供給路８の基端には、空気Ａを吸い込む吸気口１１が設けられている。

ベンチュリミキサー９は、ベンチュリー管部９ａと、そのベンチュリー管部９ａに予備燃料ガスＧ２を噴射する噴射ノズル９ｂと、その噴射ノズル９ｂの近傍にベンチュリー管部９ａに連通する状態で設けられた空気吸込口９ｃ等を備えて構成されている。噴射ノズル９ｂに、元供給路６が接続され、空気吸込口９ｃに、空気供給路８が接続され、ベンチュリー管部９ａの先端の吹出口９ｄに、予備燃料供給路２が接続されている。
そして、噴射ノズル９ｂからベンチュリー管部９ａ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８を通して空気吸込口９ｃから空気Ａをベンチュリー管部９ａに吸い込んで、ベンチュリー管部９ａ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部９ａの先端の吹出口９ｄから予備燃料供給路２に吹き出すように構成されている。

調圧弁７は、ベンチュリミキサー９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１０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８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５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７及び混合比調整弁１０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。

図１に示すように、予備燃料供給路２における少なくとも下流側の部分が、長さ方向を略水平方向に沿わせた横向き供給路部分２ｐに構成されている。この予備燃料供給路２の横向き供給路部分２ｐは、長さ方向を略水平方向に沿わせて配設された円筒状の管部材１２により構成されている。
この第１実施形態では、管部材１２の上流端がベンチュリミキサー９の吹出口９ｄに接続され、管部材１２の下流端が三方弁３に接続されている。
つまり、この第１実施形態では、横向き供給路部分２ｐは、予備燃料供給路２において、ベンチュリミキサー９の吹出口９ｄに接続される上流端から三方弁３に接続される下流端に至る略全長にわたって備えられていることになる。

次に、混合促進手段Ｐについて、説明を加える。
図２及び図３にも示すように、複数の邪魔板１３が、下方側邪魔板１３ｄと上方側邪魔板１３ｕとが交互になる状態で、予備燃料供給路２の横向き供給路部分２ｐに交互に設けられた複数の下方側邪魔板１３ｄと複数の上方側邪魔板１３ｕにて構成されている。ちなみに、この第１実施形態では、下方側邪魔板１３ｄが４枚設けられ、上方側邪魔板１３ｕが３枚設けられて、混合促進手段Ｐは、７枚の邪魔板１３にて構成されている。
複数の邪魔板１３のうち、最も下流側の邪魔板１３（この第１実施形態では下方側邪魔板１３ｄ）は、三方弁３に極力近づけて予備燃料供給路２の横向き供給路部分２ｐに設けられている。

図２及び図３に示すように、各下方側邪魔板１３ｄは、横断面形状が円形の管部材１２内の下方側を概略半円状で遮断するように、管部材１２内に設けられている。
又、各上方側邪魔板１３ｕは、横断面形状が円形の管部材１２内の上方側を概略半円状で遮断するように、管部材１２内に設けられている。
つまり、下方側邪魔板１３ｄが、予備燃料供給路２の横向き供給路部分２ｐ内の下方側を当該横向き供給路部分２ｐにおける長手方向視での面積（即ち、横断面積）に対して、予備燃料ガスＧ２及び空気Ａのうち混合割合が小さい方の体積割合以上（この第１実施形態では５０％）にわたって遮断するように設けられ、上方側邪魔板１３ｕが、予備燃料供給路２の横向き供給路部分２ｐ内の上方側を当該横向き供給路部分２ｐにおける長手方向視での面積に対して、予備燃料ガスＧ２及び空気Ａのうち混合割合が小さい方の体積割合以上（この第１実施形態では５０％）にわたって遮断するように設けられていることになる。

三方弁３は、混合気供給装置Ｍを設置可能にするために、通常燃料供給路１に当初から設けられている。
図示を省略するが、混合気供給装置Ｍは、混合気生成部Ｎ、及び、混合促進手段Ｐ（この第１実施形態では、複数の邪魔板１３により構成される）を備えた予備燃料供給路２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の三方弁３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１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。
通常燃料ガスＧ１の供給が可能な時は、燃料断続弁４を開くと共に、三方弁３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。
一方、自然災害等により通常燃料ガスＧ１の供給が停止したときは、燃料断続弁４を開くと共に、三方弁３を第２流通状態に操作する。すると、混合気生成部Ｎにて予備燃料ガスＧ２に空気Ａを混合して生成された混合気Ｇｍが、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を通してコージェネレーションシステムＳに供給される。

混合気供給システムの稼動後、混合気Ｇｍが予備燃料供給路２に残留したままで長期間が経過すると、予備燃料供給路２内において、比重の違いにより予備燃料ガスＧ２と空気Ａとが分離する。この第１実施形態では、予備燃料ガスＧ２としてＬＰガスが用いられ、予備燃料ガスＧ２の方が空気Ａよりも比重が大きく、予備燃料ガスＧ２と空気Ａとの混合比が例えば３５：６５程度である。従って、予備燃料ガスＧ２と空気Ａとが略完全に分離した場合を想定すると、図２に示すように、予備燃料供給路２内の横向き供給路部分２ｐ内には、横向き供給路部分２ｐの長さ方向視において、概略、下方の３５％の範囲に予備燃料ガスＧ２の相が存在し、上方の６５％の範囲に空気Ａの相が存在することになる。

次に、この第１実施形態の混合促進手段Ｐによる混合気Ｇｍの混合促進作用について説明する。
混合気生成部Ｎを混合気Ｎの送出が可能な状態にした状態で、三方弁３を第２流通状態に操作すると、混合気生成部Ｎにて生成された混合気Ｇｍが新たに予備燃料供給路２に供給されて、予備燃料供給路２に残留していた混合気Ｇｍが新たに供給される混合気Ｇｍにより下流側に押されるので、予備燃料供給路２に残留していた混合気Ｇｍが先頭となって、混合気Ｇｍが予備燃料供給路２を流動する。
すると、混合気Ｇｍが下方側邪魔板１３ｄに衝突する度に流動方向が上方に変化すると共に、上方側邪魔板１３ｕに衝突する度に流動方向が下方に変化して乱流化が促進されるので、予備燃料供給路２に残留していた混合気Ｇｍを先頭に、混合気Ｇｍは間隔を隔てて交互に設けられた下方側邪魔板１３ｄと上方側邪魔板１３ｕとにより繰り返し混合が促進されながら、予備燃料供給路２を下流側に流動して通常燃料供給路１に流入する。

そして、下方側邪魔板１３ｄにより横向き供給路部分２ｐを遮断する部分が、当該横向き供給路部分２ｐの下方側の横断面積が５０％程度の範囲であり、上方側邪魔板１３ｕにより横向き供給路部分２ｐを遮断する部分が、当該横向き供給路部分２ｐの上方側の横断面積が５０％程度の範囲であるので、横向き供給路部分２ｐ内において予備燃料ガスＧ２と空気Ａとが略完全に分離していたとしても、予備燃料ガスＧ２の全量と空気Ａの全量とを良好に混合して、コージェネレーションシステムＳに供給することができる。
又、最も下流側の邪魔板１３（この第１実施形態では下方側邪魔板１３ｄ）が、三方弁３に極力近づけて予備燃料供給路２の横向き供給路部分２ｐに設けられているので、予備燃料供給路２に残留している混合気Ｇｍのうち、邪魔板１３により混合が促進されること無く通常燃料供給路１に流入する分を極力少なくすることができる。
従って、混合気Ｇｍを通常燃料ガスＧ１に換えてコージェネレーションシステムＳに供給する際に、予備燃料ガスＧ１の損失を回避しながら、混合状態が適正な混合気Ｇｍを速やかに供給することができる。

以下、本発明の第２〜第４の各実施形態を説明するが、各実施形態は、混合促進手段Ｐの別の実施形態を説明するものであり、混合気供給システムの全体構成は上記の第１実施形態と同様であるので、各実施形態では、混合気供給システムの全体構成の説明を省略して、主として、混合促進手段Ｐについて説明する、

〔第２実施形態〕
図４及び図５に示すように、第２実施形態では、混合促進手段Ｐが、軸心方向（即ち、軸心１４ａ（図５参照）の延びる方向）を予備燃料供給路２の長さ方向に沿わせて当該予備燃料供給路２内に配設された螺旋状の螺旋羽根１４にて構成されている。
螺旋羽根１４は、旋回方向が右向きの右向き螺旋部１４ｍと旋回方向が左向きの左向き螺旋部１４ｈとが交互になる状態で、軸心方向に並ぶ複数の右向き螺旋部１４ｍと複数の左向き螺旋部１４ｈとを備えて、軸心方向視において外周が円状になるように構成されている。

説明を加えると、右向き螺旋部１４ｍ及び左向き螺旋部１４ｈ夫々における軸心方向の両端縁夫々は、軸心１４ａに略直交する方向に延びる形態に形成されている。
そして、右向き螺旋部１４ｍ及び左向き螺旋部１４ｈは、軸心方向視において、右向き螺旋部１４ｍの軸心方向の端縁と左向き螺旋部１４ｈの軸心方向の端縁とを互いに略直交させた形態で連結されている。

そして、図５に示すように、上述のように構成された螺旋羽根１４が、その外周部が予備燃料供給路２を形成する管部材１２の内周面に当接し、且つ、混合気Ｇｍの通流方向下流側に対応する端部を三方弁３に極力近付けた状態で、管部材１２内に配設されている。

次に、この第２実施形態の混合促進手段Ｐによる混合気Ｇｍの混合促進作用について説明する。
三方弁３を第２流通状態に操作すると、混合気生成部Ｎにて生成された混合気Ｇｍが新たに予備燃料供給路２に供給されるのに伴って、予備燃料供給路２に残留していた混合気Ｇｍが先頭となって、混合気Ｇｍが螺旋羽根１４により旋回させられて乱流化することにより混合が促進されながら、予備燃料供給路２を下流側に流動する。
しかも、螺旋羽根１４には、右向き螺旋部１４ｍと左向き螺旋部１４ｈとが交互に並ぶ状態で備えられているので、予備燃料供給路２に残留していた混合気Ｇｍを先頭に、混合気Ｇｍは、交互に並ぶ右向き螺旋部１４ｍと左向き螺旋部１４ｈとにより、旋回方向が繰り返し反転させられながら、並びに、各右向き螺旋部１４ｍ及び各左向き螺旋部１４ｈを通過する度に流れが分割されながら、予備燃料供給路２を下流側に流動するので、予備燃料供給２を流動する混合気Ｇｍの乱流化がより一層促進されることになり、予備燃料供給路２に残留していた混合気Ｇｍを初めとして、混合気Ｇｍの混合をより一層促進することができる。

又、螺旋羽根１４が、その下流側端部を三方弁３に極力近付けた状態で予備燃料供給路２内に配設されているので、予備燃料供給路２に残留している混合気Ｇｍのうち、螺旋羽根１４により混合が促進されること無く通常燃料供給路１に流入する分を極力少なくすることができる。

〔第３実施形態〕
図６及び図７に示すように、第３実施形態では、混合促進手段Ｐが、中央部分の開口幅が予備燃料供給路２の横断方向において互いに対向する両端側部分の開口幅よりも狭い概略鼓形の孔１５ｗを有する孔開き板１５にて構成されている。
孔開き板１５は、円環状の支持リング１６に支持されている。
そして、孔開き板１５を支持した支持リング１６が、孔開き板１５の面方向を予備燃料供給路２を形成する管部材１２の軸心方向に直交させた姿勢で、且つ、三方弁３に極力近付けた状態で、管部材１２に介装されている。

次に、この第３実施形態の混合促進手段Ｐによる混合気Ｇｍの混合促進作用について説明する。
三方弁３を第２流通状態に操作すると、混合気生成部Ｎにて生成された混合気Ｇｍが新たに予備燃料供給路２に供給されるのに伴って、予備燃料供給路２に残留していた混合気Ｇｍは、孔開き板１５の概略鼓形の孔１５ｗから二つの噴流となって噴き出す。すると、二つの噴流夫々内において速度分布が生じると共に、二つの噴流の周辺に逆流域が生じることにより、横断方向におけるより広い流域において混合気Ｇｍの乱流化が効果的に促進されることになるので、混合気Ｇｍの混合を促進することができる。
又、孔開き板１５が、予備燃料供給路２における三方弁３に極力近付けた箇所に介装されているので、予備燃料供給路２に残留している混合気Ｇｍのうち、孔開き板１５により混合が促進されること無く通常燃料供給路１に流入する分を極力少なくすることができる。

〔第４実施形態〕
図８及び図９に示すように、第４実施形態では、混合促進手段Ｐが、ベンチュリー効果により混合気Ｇｍの混合を促進するベンチュリー管部３１を備えた混合促進用ベンチュリミキサー３０にて構成されている。
このベンチュリー管部３１は、流入口３２ｉと流出口３２ｅとを夫々の軸心が直交する状態で備えた受入部３２とベンチュリー管部３１とを連結して構成されている。

図９に示すように、ベンチュリー管部３１には、孔径が流入側から流動方向の中間部までは急減し、その最小部から流出側に向かって漸増する形態の絞り流路３１ｐが形成されている。
混合促進用ベンチュリミキサー３０は、受入部３２とベンチュリー管部３１とを、受入部３２の流出口３２ｅがベンチュリー管部３１の絞り流路３１ｐの流入側に連通する状態で連結して構成されている。

そして、図８に示すように、上述のように構成された混合促進用ベンチュリミキサー３０が、その受入部３２の流入口３２ｉが予備燃料供給路２を形成する管部材１２の下流端に連通接続され、且つ、そのベンチュリー管部３１の絞り流路３１ｐの流出側が三方弁３に直接に連通接続された状態で設けられている。

次に、この第４実施形態の混合促進手段Ｐによる混合気Ｇｍの混合促進作用について説明する。
三方弁３を第２流通状態に操作すると、混合気生成部Ｎにて生成された混合気Ｇｍが新たに予備燃料供給路２に供給されるのに伴って、予備燃料供給路２に残留していた混合気Ｇｍが先頭となって、混合気Ｇｍがベンチュリー管部の絞り流路３１ｐを通過しつつ予備燃料供給路２を流動する。そして、混合気Ｇｍがベンチュリー管部３１の絞り流路３１ｐを通過する際に、ベンチュリー効果が発現して、図９に示すように、混合気Ｇｍの外周側と中心側とで圧力差が生じて乱流化が効果的に促進するので、混合気Ｇｍの混合が促進される。
又、ベンチュリー管部３１の絞り流路３１ｐの流出側が三方弁３に直接に連通接続されているので、予備燃料供給路２に残留している混合気Ｇｍのうち、ベンチュリー管部３１により混合が促進されること無く通常燃料供給路１に流入する分を極力少なくすることができる。

〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）混合促進手段Ｐを複数の邪魔板１３にて構成する場合、複数の邪魔板１３の予備燃料供給路２への配置形態や配列形態は、上記の第１実施形態において説明した例に限定されるものではない。
例えば、複数の邪魔板１３を、下方側邪魔板１３ｄか上方側邪魔板１３ｕのいずれか一方のみにて構成しても良い。
又、複数の邪魔板１３を、周方向での位相を周方向の同方向に同量ずつずらしながら、即ち螺旋状に、予備燃料供給路２に間隔を開けて並設しても良い。

（ロ）混合促進手段Ｐを螺旋羽根１４にて構成する場合、螺旋羽根１４の形態は、上記の第２実施形態において説明した形態、即ち、右向き螺旋部１４ｍと左向き螺旋部１４ｈとが交互になる状態で、複数の右向き螺旋部１４ｍと左向き螺旋部１４ｈとが軸心方向に並ぶ構成に限定されるものではない。
例えば、螺旋羽根１４を、同一の旋回方向に一連に連なった螺旋状に構成しても良い。

（ハ）混合促進手段Ｐの具体構成は、上記の第１〜第４の各実施形態において説明した構成に限定されるものではなく、種々の構成を採用することができる。
例えば、第１〜第４の各実施形態において説明した構成、即ち、複数の邪魔板１３にて構成するもの、螺旋羽根１４にて構成するもの、概略鼓形の孔１５ｗを有する孔開き板１５にて構成するもの、及び、ベンチュリー管部３１にて構成するものの４種から、２種以上を組み合わせて設けても良い。
又、多孔状体、パンチングメタル、オリフィス等にて構成しても良い。

（ニ）予備路開閉手段Ｖの具体構成は、上記の第１〜第４の各実施形態において例示した三方弁３に限定されるものではない。例えば、予備燃料供給路２を開閉自在な開閉弁にて構成しても良い。この場合、通常燃料供給路１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、開閉弁を設けることになる。

（ホ）上記の第１〜第４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も良い。

（ヘ）混合気生成部Ｎの具体構成は、上記の第１〜第４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。

（ト）燃焼装置の具体例は、上記の第１〜第４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、混合気を通常燃料ガスに換えて燃焼装置に供給する際に、予備燃料ガスの損失を回避しながら、混合状態が適正な混合気を速やかに供給し得る混合気供給システム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
２予備燃料供給路
２ｐ横向き供給路部分
１３邪魔板
１３ｄ下方側邪魔板
１３ｕ上方側邪魔板
１４螺旋羽根
１４ｈ左向き螺旋部
１４ｍ右向き螺旋部
１５孔開き板
１５ｗ孔
３１ベンチュリー管部
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
Ｐ混合促進手段
Ｓコージェネレーションシステム（燃焼装置）
Ｖ予備路開閉手段

Claims

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、前記予備燃料供給路に残留している混合気が前記混合気生成部から前記予備燃料供給路に供給される混合気により押されて下流側に流動するのに伴って、その流れをエネルギー源として混合気の混合を促進する混合促進手段が設けられている混合気供給システム。
前記混合促進手段が、前記予備燃料供給路内に当該予備燃料供給路の長さ方向に間隔を隔てて設けられて、前記予備燃料供給路を部分的に遮断する複数の邪魔板により構成されている請求項１に記載の混合気供給システム。
前記予備燃料供給路における少なくとも下流側の部分が、長さ方向を略水平方向に沿わせた横向き供給路部分に構成され、
前記複数の邪魔板が、下方側邪魔板と上方側邪魔板とが交互になる状態で、前記横向き供給路部分に設けられた複数の前記下方側邪魔板と複数の前記上方側邪魔板にて構成され、
前記下方側邪魔板が、前記横向き供給路部分内の下方側を当該横向き供給路部分における長手方向視での面積に対して、予備燃料ガス及び空気のうち混合割合が小さい方の体積割合以上にわたって遮断するように設けられ、
前記上方側邪魔板が、前記横向き供給路部分内の上方側を当該横向き供給路部分における長手方向視での面積に対して、予備燃料ガス及び空気のうち混合割合が小さい方の体積割合以上にわたって遮断するように設けられている請求項２に記載の混合気供給システム。
前記混合促進手段が、軸心方向を前記予備燃料供給路の長さ方向に沿わせて当該予備燃料供給路内に配設された螺旋状の螺旋羽根にて構成されている請求項１に記載の混合気供給システム。
前記螺旋羽根が、旋回方向が右向きの右向き螺旋部と旋回方向が左向きの左向き螺旋部とが交互になる状態で、前記軸心方向に並ぶ複数の前記右向き螺旋部と複数の前記左向き螺旋部とを備えて構成されている請求項４に記載の混合気供給システム。
前記混合促進手段が、中央部分の開口幅が前記予備燃料供給路の横断方向において互いに対向する両端側部分の開口幅よりも狭い概略鼓形の孔を有する孔開き板にて構成されている請求項１に記載の混合気供給システム。
前記混合促進手段が、ベンチュリー効果により混合気の混合を促進するベンチュリー管部を備えて構成されている請求項１に記載の混合気供給システム。
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、前記予備燃料供給路に残留している混合気が前記混合気生成部から前記予備燃料供給路に供給される混合気により押されて下流側に流動するのに伴って、その流れをエネルギー源として混合気の混合を促進する混合促進手段が設けられている混合気供給装置。