WO2011115149A1 - エンジン発電装置 - Google Patents

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WO2011115149A1
WO2011115149A1 PCT/JP2011/056154 JP2011056154W WO2011115149A1 WO 2011115149 A1 WO2011115149 A1 WO 2011115149A1 JP 2011056154 W JP2011056154 W JP 2011056154W WO 2011115149 A1 WO2011115149 A1 WO 2011115149A1
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WO
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gas
engine
cylinder
fire extinguishing
air motor
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Application number
PCT/JP2011/056154
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English (en)
French (fr)
Inventor
渡辺　隆俊
田中　克典
寛武 小林
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N7/00—Starting apparatus having fluid-driven auxiliary engines or apparatus
    • F02N7/08—Starting apparatus having fluid-driven auxiliary engines or apparatus the engines being of rotary type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/26—Starting; Ignition
    • F02C7/268—Starting drives for the rotor, acting directly on the rotor of the gas turbine to be started
    • F02C7/27—Fluid drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/26—Starting; Ignition
    • F02C7/268—Starting drives for the rotor, acting directly on the rotor of the gas turbine to be started
    • F02C7/27—Fluid drives
    • F02C7/272—Fluid drives generated by cartridges
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C35/00—Permanently-installed equipment
    • A62C35/58—Pipe-line systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00—Working fluids
    • F05D2210/10—Kind or type
    • F05D2210/12—Kind or type gaseous, i.e. compressible

Definitions

  • the present invention relates to an engine power generator.
  • the present invention relates to an emergency engine power generator that generates power by driving an air motor during a power failure or disaster, thereby starting an engine as a drive source.
  • an electric motor or an air motor is generally employed as a starter of an emergency engine power generation device.
  • an electric motor is usually used for a starter of an emergency power generator using an engine driven by liquid fuel. This is because the supply of gas fuel such as city gas may stop in the event of a disaster such as an earthquake.
  • an air motor is used for a starter of an emergency power generator that employs an engine such as a gas turbine driven by gas fuel. This is because if an electric motor is used for a starter of an engine driven by gas fuel, the spark of the electric motor may be ignited by the leaked gas.
  • a conventional air motor type starter high-pressure air for driving stored in an air supply tank is supplied to the air motor (Patent Document 1), and a large air compressor is provided for this purpose.
  • the present invention uses the fire extinguishing gas used in the fire extinguishing equipment as the drive medium of the motor, while suppressing the space and cost (equipment cost and running cost) as much as possible.
  • An emergency engine power generator capable of starting an engine with high reliability is provided.
  • an engine power generator is an engine power generator installed in a fire extinguishing facility that injects nonflammable gas stored in a gas cylinder to extinguish a fire, and starts the engine.
  • An air motor that operates, and a start valve unit that operates in response to a start command to regulate the non-combustible gas from the gas cylinder and supplies the non-combustible gas to the air motor.
  • the engine since the air motor is driven by the noncombustible gas in the gas cylinder, the engine can be started at the time of a power failure, and the conventional large-sized air compressor and air tank are not required. In addition, the manufacturing cost can be greatly reduced. Moreover, since it is only necessary to replace the used gas cylinder, the running cost is greatly reduced. Furthermore, because the fire extinguishing gas for fire extinguishing equipment, which is required to be installed in buildings and offices, and the driving gas for the air motor that starts the engine are shared, a dedicated gas source for driving the air motor is used.
  • the overall configuration including the fire extinguishing equipment can be further simplified, and there is an advantage that the fire extinguishing equipment can be operated while being linked in terms of operation management.
  • the start valve unit regulates the pressure of the noncombustible gas in the gas cylinder provided in the fire extinguishing equipment to a pressure suitable for driving the air motor, the engine can be started by smoothly driving the air motor.
  • nitrogen gas is less likely to ignite even at high pressure, and can therefore be suitably used as a fluid for driving an air motor that starts an engine driven by gas fuel. Furthermore, nitrogen gas, unlike CO 2 soot gas, does not have problems such as air pollution and generation of greenhouse gases.
  • the start valve unit depressurizes incombustible gas from the gas cylinder.
  • the pressure of the nonflammable gas stored in the gas cylinder is unsuitable for starting the air motor and varies, it is suitable for driving the air motor by reducing the gas pressure with the start valve unit.
  • the pressure can be adjusted to a predetermined pressure, it is possible to use commercially available gas cylinders having variations in pressure.
  • a gas supply passage to the air motor is branched and connected to a fire extinguishing passage for supplying a nonflammable gas from the gas cylinder to the jet head in the fire extinguishing equipment.
  • a non-combustible gas can be supplied to the air motor as a driving gas with a simple structure in which only a branch passage is provided.
  • a spare gas cylinder storing non-combustible gas is provided, and a plurality of the spare gas cylinders are used to form one spare cylinder unit used for one start of the engine. It is preferable that the spare cylinder unit is provided. Thereby, even if the situation which cannot use the gas cylinder of fire extinguishing equipment arises for some reason, an engine can be started using a spare cylinder unit. Further, since a plurality of spare cylinder units used for one activation are provided, the engine can be activated a plurality of times.
  • a spare gas cylinder a commercially available small and inexpensive gas cylinder can be used as it is, so that a spare cylinder unit having a large gas capacity required for one start-up can be produced, and therefore it is inexpensive.
  • An engine power generation device is operated by an engine, a generator driven by the engine, an air motor that starts the engine, a gas cylinder that stores non-combustible gas, and a start command. And a start valve unit that regulates the non-combustible gas from the gas cylinder and supplies it to the air motor.
  • the engine since the air motor is driven by the incombustible gas stored in the gas cylinder, the engine can be started in the event of a power failure, and the conventional large air compressor and air tank are not required. In addition, the manufacturing cost can be greatly reduced. Moreover, since it is only necessary to replace the used gas cylinder, the running cost is greatly reduced. Furthermore, since the start valve unit regulates the pressure of the non-combustible gas from the gas cylinder to a pressure suitable for driving the air motor, the engine can be started by smoothly driving the air motor.
  • one cylinder unit used for one activation is formed by the plurality of gas cylinders, and the plurality of cylinder units are provided.
  • a commercially available small and inexpensive gas cylinder can be used as it is, and a cylinder unit having a large gas capacity required for one activation can be produced.
  • the engine can be activated a plurality of times.
  • the engine can be started even in the event of a power failure, and the conventional large air compressor and air tank are not required, so that the installation space and manufacturing cost can be greatly reduced, and running Cost is also greatly reduced. Moreover, since the pressure of the nonflammable gas from the gas cylinder is regulated to a pressure that can drive the air motor by the start valve unit, the engine can be started by smoothly driving the air motor.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an engine power generator according to a first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the starting valve unit integrated in the emergency engine electric power generating apparatus of FIG. It is a figure which shows the start valve unit integrated in the engine electric power generating apparatus which concerns on 2nd Embodiment.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of an emergency gas turbine power generator EG and a fire extinguishing facility 14 according to an embodiment of the present invention.
  • the power generator EG is a gas turbine power generator.
  • the gas turbine power generator EG is installed in a generator room 13 on the first basement B1 in a building 15 such as a business office or a building.
  • the gas turbine engine 1 includes a compressor 2, a combustor 3, and a turbine 4 as main components, and is connected to a generator 9 via a speed reducer 8.
  • the fire extinguishing equipment 14 is installed in the entire building 15, for example, in the illustrated embodiment, on the first basement floor B1, the first floor F1, and the second floor F2.
  • the gas turbine engine 1, the speed reducer 8, and the generator 9 are housed in a power generation package 16.
  • the compressor 2 in the power generation package 16 is connected to an intake duct 43 so that air A is supplied to the compressor 2 from the outside of the building 15.
  • a silencer 44 is disposed in the intake duct 43.
  • the power generation package 16 is connected to a ventilation duct 48 that ventilates the power generation package 16.
  • a ventilation fan 42 is disposed in the ventilation duct 48.
  • the ventilation duct 48 is branched into two on the downstream side of the ventilation fan 42, and a first switching damper 49 that opens and closes the communication port 17 that communicates the inside of the power generation package 16 with the generator chamber 13 is provided on one branch path.
  • the discharge damper 50 that opens and closes the ventilation opening 25 that opens to the outside of the building 15 and the second switching damper 51 that is positioned between the ventilation fan 42 and the discharge damper 50 are disposed on the other branch path. ing.
  • the turbine 4 is connected to an exhaust duct 53 so that the exhaust gas G of the turbine 4 is discharged from the exhaust duct 53 to the outside through the silencer 52.
  • the gas turbine power generator EG is attached to the fire extinguishing equipment 14 installed in the building 15.
  • the fire extinguishing equipment 14 has the required number of gas cylinders 11 installed in the cylinder chamber of the building 15 so that a nonflammable gas, for example, nitrogen gas, used as a fire extinguishing fluid is stored in each gas cylinder 11 at a predetermined pressure. It is.
  • the outlet of the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 is connected to a common gas passage 26.
  • This gas passage 26 is connected to each floor B1, F1, F1 in the building 15 via a plurality of fire extinguishing passages 19 individually piped for each floor B1, F1, F2, and a selection valve 20 that opens and closes each fire extinguishing passage 19.
  • the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 is filled with nitrogen gas at a high pressure, for example, about 30 MPaG (gauge pressure).
  • the start command signal ST is input to the selection valve 20 of the corresponding floor B1, F1, F2.
  • the selection valve 20 is opened, and the nitrogen gas in the nitrogen gas cylinder 11 is sprayed and sprayed from each spray head 18 through the fire extinguishing passage 19.
  • the gas turbine power generator EG includes an air motor 10 that starts the gas turbine engine 1 and a gas supply passage 22 that supplies nitrogen gas to the air motor 10 via the start valve unit 12.
  • the upstream end of the gas supply passage 22 is connected to a fire extinguishing passage 19 on the first basement floor in the fire extinguishing equipment 14 via a switching valve 27.
  • the switching valve 27 includes four position-selection valves 20 and a first connection position for connecting the fire extinguishing passage 19, a second connection position for connecting the selection valve 20 and the gas supply passage 22, a selection valve 20 and the fire extinguishing passage 19, and It is possible to switch to either the third connection position for connecting both of the gas supply passages 22 or the closed position for blocking the selection valve 20, the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 and the gas supply passage 22.
  • the gas turbine power generator EG is configured so that the nitrogen gas in the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 of the fire extinguishing facility 14 can be used as an incombustible gas for driving an air motor.
  • the gas supply passage 22 is provided with a start valve unit 12 that adjusts the non-combustible gas from the fire-extinguishing gas cylinder 11 to a predetermined pressure suitable for driving the air motor 10 and supplies it to the air motor 10 according to a start command.
  • a pressure reducing valve 23, a check valve 24, and a pressure detector 28 are provided upstream of the start valve unit 12 and downstream of the switching valve 27.
  • a spare cylinder unit 29 different from the fire extinguishing equipment 14 is connected to the downstream side of the pressure detector 28.
  • the pressure reducing valve 23 reduces the nitrogen gas supplied from the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 to the start valve unit 12 through the selection valve 20 and the switching valve 27 to a predetermined pressure, for example, a pressure of 1.2 to 3.0 MPaG.
  • the pressure detector 28 detects that the gas pressure in the gas supply passage 22 has become equal to or less than a predetermined value when the start valve unit 12 is operated, and outputs an alarm signal. Control to supply.
  • FIG. 2 is a view showing details of the start valve unit 12 and the spare cylinder unit 29.
  • the start valve unit 12 operates when a power failure occurs, and the pressure of the nitrogen gas supplied from the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 through the fire extinguishing passage 19 and the gas supply passage 22 is set to a predetermined pressure suitable for driving the air motor 10. The air pressure is reduced to 1 and supplied to the air motor 10.
  • control panel 41 which is a controller that controls the fire extinguishing equipment 4 and the gas turbine power generator E as a whole, detects a power failure, it outputs a start command signal ST.
  • the start command signal ST is input to the three-way solenoid valve 30 of the start valve unit 12, the selection valve 20 for the first basement floor of the fire extinguishing equipment 14 of FIG. 1, and the switching valve 27.
  • the selection valve 20 is opened, the switching valve 27 is switched to the second connection position, and the nitrogen gas in the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 enters the gas supply passage 22 through the selection valve 20 and the switching valve 27.
  • the nitrogen gas is reduced to a pressure of about 1.2 to 3.0 MPaG by the pressure reducing valve 23 and then flows into the branch passage 31 of the start valve unit 12 of FIG. Depressurized to a pressure suitable for operation.
  • the decompressed nitrogen gas is supplied to the main pressure reducing valve 33 through the gas speed adjusting valve 34.
  • the main pressure reducing valve 33 applies nitrogen gas having a pressure of about 1.2 to 3.0 MPaG flowing through the gas supply passage 22 to a pressure suitable for driving the air motor 10, for example, 0.6 to 1.0 MPaG.
  • the pressure is reduced to a pressure of 1 and supplied to the air motor 10.
  • the start valve unit 12 includes a pressure gauge 38 that displays the pressure of the nitrogen gas regulated by the pilot pressure reducing valve 32, and a pressure gauge that displays the pressure of the nitrogen gas on the inflow side and the outflow side of the main pressure reducing valve 33. 39 and 40 are provided.
  • the air motor 10 receives the supply of nitrogen gas reduced to a predetermined pressure of about 0.6 to 0.7 MPaG through the main pressure reducing valve 33 of the start valve unit 12.
  • the air motor 10 operates and starts the gas turbine engine 1 via the speed reducer 8.
  • the generator 9 driven via the speed reducer 8 supplies power to the electrical equipment and electrical equipment of the building 15 such as a business establishment or a building during the occurrence of a power failure.
  • fuel for the gas turbine engine 1 city gas, kerosene, or the like is used.
  • the starter clutch (not shown) is disconnected, and the air motor 10 is disconnected from the gas turbine engine 1.
  • the start end signal SF is generated. Output.
  • the start end signal SF is input to the three-way solenoid valve 30 of the start valve unit 12 in FIG. 2 to close the three-way solenoid valve 30. As a result, the main pressure reducing valve 33 is closed, and the gas supply from the gas supply passage 22 to the enmotor 10 is stopped.
  • the spare cylinder unit 29 prepares for a situation in which the nitrogen gas in the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 cannot be used due to a failure of peripheral equipment of the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11, and the gas cylinder generator EG has no relation to maintenance of the fire extinguishing equipment 14. It is provided to start the gas turbine generator EG when maintenance is performed.
  • Each spare cylinder unit 29 is configured by connecting in parallel a plurality of spare nitrogen gas cylinders 54 used for one activation of the air motor 10.
  • the spare nitrogen gas cylinder 54 a commercially available inexpensive and small-sized nitrogen gas cylinder can be used.
  • Each auxiliary cylinder unit 29 is opened at a required pressure, for example, a pressure of about 1.2 to 3.0 MPaG, and a pressure regulator with a safety valve 58 for supplying a predetermined pressure of nitrogen gas to the gas supply passage 22. 57 is provided. A commercially available pressure regulator 57 can be used.
  • a start command signal ST is generated from the control panel 41 (FIG. 1), the selection valve 20 and the switching valve 27 are operated, and the gas supply passage 22 is connected to the common gas passage 26.
  • the control panel 41 outputs a preliminary cylinder start signal SA following the start command signal ST.
  • This start signal SA is input to the three-way solenoid valve 30 of the start valve unit 12 and the pressure regulator 57 of the auxiliary cylinder unit 29 at the top of a predetermined priority order.
  • the pressure regulator 57 of the auxiliary cylinder unit 29 used with the three-way solenoid valve 30 is opened, and the start valve unit 12 operates in the same manner as when the power failure occurs to drive the air motor 10.
  • the gas turbine engine with 1000 kW output can be started at least four times.
  • the control panel 41 (FIG. 1) outputs the start command signal ST to the selection valve 20, the switching valve 27, and the three-way solenoid valve 30 of the start valve unit 12 as described above.
  • the ventilation fan 42 of FIG. 1 is operated. In this operation, the first switching damper 49 provided in the ventilation duct 48 is closed, and the second switching damper 51 and the discharge damper 50 are opened.
  • the nitrogen gas released from the air motor 10 is released from the ventilation port 25 to the outside of the building 15 through the ventilation duct 48 by the operation of the ventilation fan 42 as shown by solid arrows, thereby generating power. Ventilation in the package 16 is performed.
  • the switching valve 27 takes the third connection position when it receives both the start command signal ST and the fire extinguishing command signal SD.
  • the first switching damper 49 is opened, the second switching damper 50 and the discharge damper 51 are closed, and the atmosphere in the power generation package 16 is discharged from the communication port 17 into the generator chamber 13.
  • the provisions of the Fire Service Act that shuts off the generator room 13 where the fire occurred.
  • nitrogen gas contained in the atmosphere in the power generation package 16 is released into the electric machine room 13 through the opened first switching damper 49, it helps to extinguish the generator room 13, and the power generation package. It also helps cooling in 16.
  • a fire extinguishing command signal SD is output from the control panel 41 to the selection valve 20 of the fire extinguishing passage 19 on the floor where the fire is occurring. Is done.
  • the selection valve 20 is opened, and the nitrogen gas in the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 is sprayed and sprayed from the ejection head 18 through the open selection valve 20 and the fire extinguishing passage 19.
  • the switching valve 27 to which only the fire extinguishing command signal SD is input is switched to the first connection position, and the selection valve 20 and fire extinguishing are used.
  • the passage 19 is connected and nitrogen gas is supplied to the injection head 18, nitrogen gas is not supplied to the gas turbine power generator EG.
  • the fire-extinguishing nitrogen gas cylinder 11 provided in the fire-extinguishing equipment 14 is filled with nitrogen gas at a pressure much higher than the pressure suitable for driving the air motor 10. Therefore, the nitrogen gas supplied from the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 to the gas supply passage 22 through the common gas passage 26, the selection valve 20, and the switching valve 27 is suitable for driving the air motor 10 by the start valve unit 12.
  • the pressure is reduced to 0.6 to 1.0 MPaG. Therefore, the gas turbine engine 1 can be reliably started by appropriately driving the air motor 10 while using the high-pressure nitrogen gas of the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11.
  • the typical fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 has a much larger capacity than a commercially available small-sized inexpensive nitrogen gas cylinder. Therefore, there is a requirement that the air motor 10 can be started a predetermined number of times in the absence of a fire. Can be fully satisfied.
  • the gas turbine generator EG has a large air compressor and a plurality of air tanks, a large installation space for installing them, waste oil treatment, etc., which are required by a conventional pneumatic starter that drives an air motor by compressed air. Since all are unnecessary, installation space, manufacturing cost and maintenance cost can be greatly reduced. In addition, since the air motor 10 is used, there are no disadvantages such as difficulty of quick restart and high running cost of a conventional electric starter that starts with an electric motor. Further, the gas turbine power generator EG uses a commercially available nitrogen gas cylinder 11 filled with nitrogen gas at a required pressure as it is, so that it is not necessary to perform the operation of filling the nitrogen gas, and is prescribed in the Gas Business Law. Since nitrogen gas can be used outside the applicable range of gas pressure and capacity, the construction of the facility becomes even cheaper.
  • the gas turbine engine 1 is started using the nitrogen gas in the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 provided in the fire extinguishing equipment 14 as a driving fluid for the air motor 10, so that the gas turbine power generator EG is dedicated to starting the gas turbine. There is no need to provide a separate nitrogen gas cylinder. Therefore, the entire system configuration can be simplified as compared with the case where the gas turbine power generation device EG and the fire extinguishing equipment 14 are installed at individual installation locations.
  • the pressure of the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 filled with nitrogen gas shared by the fire extinguishing fluid and the driving fluid of the air motor 10 is periodically checked and confirmed, and the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 is replaced if necessary.
  • both the starting device and the fire extinguishing equipment 14 in the gas turbine power generation device EG can be managed simultaneously.
  • the air motor 10 can be driven using a compressed gas such as CO 2 gas other than the nitrogen gas used in the embodiment, but if nitrogen gas is used, When using CO 2 gas or the like, problems such as air pollution and generation of greenhouse gases do not occur, and it is difficult to ignite even at high pressure. Therefore, the gas turbine engine 1 driven by gas fuel can be used without any problem.
  • a compressed gas such as CO 2 gas other than the nitrogen gas used in the embodiment, but if nitrogen gas is used, When using CO 2 gas or the like, problems such as air pollution and generation of greenhouse gases do not occur, and it is difficult to ignite even at high pressure. Therefore, the gas turbine engine 1 driven by gas fuel can be used without any problem.
  • the conventional fire extinguishing equipment 14 although there that using compressed gas, such as CO 2 or halon in extinguishing fluid, by changing such a compressed gas to the nitrogen gas, extinguishing the fire extinguishing equipment 14
  • compressed gas such as CO 2 or halon in extinguishing fluid
  • the gas turbine engine 1 of the emergency gas turbine power generator EG is required to perform a simulation test operation for confirming start-up once a month as an item of maintenance.
  • the fire extinguishing equipment 14 equipped with the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 is required to perform a test check of activation twice a year. Since it is difficult to perform a test operation of the fire extinguishing equipment 14 such that a nitrogen gas is actually ejected from each jet head 18 of the fire extinguishing equipment 14, it is difficult to perform the test of the fire extinguishing nitrogen gas cylinders 11 provided in large numbers. For example, nitrogen gas is discharged until one or two of them are emptied, and a simulation check is performed to determine whether or not nitrogen gas is released at a required pressure from the pressure regulator 21 opened at that time. The reality is.
  • the nitrogen gas in the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 is shared by the driving fluid for the air motor 10 of the gas turbine power generation device EG and the fire extinguishing fluid for the fire extinguishing equipment 14.
  • Both the simulation test operation of the turbine power generator EG and the test confirmation of the fire extinguishing equipment 14 are to check whether or not the nitrogen gas is always supplied from the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 in a smooth and reliable state.
  • the simulation test operation for starting the gas turbine engine 1 that is required to be performed 12 times a year can be performed twice a year using some fire extinguishing nitrogen gas cylinders 11.
  • both test operations can be performed simultaneously 12 times a year.
  • the selection valve 20 provided in the fire extinguishing passage 19 on the first basement B1 is opened by the input of the start command signal ST, A start command signal ST is given to the three-way solenoid valve 30 (FIG. 2) to operate the start valve unit 12, and the air motor 10 is driven to determine whether the gas turbine engine 1 has been stably started.
  • the simulation operation test for starting the gas turbine engine 1 is performed by discharging the nitrogen gas from the spare nitrogen gas cylinder 11 of the fire extinguishing equipment 14 to the gas supply passage 22, the nitrogen of each fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 connected in parallel is performed.
  • the fire extinguishing passage 19 on the first basement B 1 branched from the gas supply passage 22 Since it turns out that the gas can be reliably supplied to the gas supply passage 22 through the common gas passage 26, the fire extinguishing passage 19 on the first basement B 1 branched from the gas supply passage 22. It can be confirmed that all the fire-extinguishing passages 19 including are maintained in a state where nitrogen gas can be reliably supplied.
  • the simulation test operation for starting the gas turbine engine 1 using the nitrogen gas of the fire extinguishing nitrogen gas cylinder 11 of the fire extinguishing equipment 14 also serves as a test check of the fire extinguishing equipment 14. Therefore, by performing a simulation test operation for starting the gas turbine engine 1 12 times a year using the nitrogen gas cylinder 11 for the fire extinguishing facility 14, the test confirmation required twice for the fire extinguishing facility 14 is confirmed. Therefore, the maintenance cost in the fire extinguishing equipment 14 can be reduced and the equipment management becomes easy.
  • the spare cylinder unit 29 is provided, in addition to the test confirmation of the fire extinguishing equipment 14, a simulation test operation for starting the gas turbine engine 1 may be performed in order to perform maintenance of the gas turbine power generation device EG independently. it can. That is, the start-up test of the gas turbine engine 1 can be performed using only the spare horn unit 29 without using the spare nitrogen gas cylinder 11 of the fire extinguishing equipment 14.
  • the switching valve 27 may be omitted.
  • nitrogen gas is supplied to both the fire extinguishing passage 19 and the gas supply passage 22 in the basement B1 and the nitrogen gas is injected from the injection head 18 by detection of the occurrence of a fire or the occurrence of a power failure.
  • the nitrogen gas is also released from the air motor 10, there is an advantage that the filling of the nitrogen gas can be performed quickly especially when the basement B1 is wide.
  • it is effective for the occurrence of a fire in the power generation package 16 because the nitrogen gas can be extinguished from the inside and outside of the power generation package 16.
  • FIG. 3 shows a second embodiment.
  • the second embodiment is not a fire extinguishing facility, but is, for example, a gas turbine power generator EG that is mounted on a power supply vehicle and moves to the site to supply power during disaster prevention, etc.
  • the same auxiliary cylinder unit 29 as shown is provided as an essential cylinder unit 69.
  • Each cylinder unit 69 has a plurality of commercially available gas cylinders 54A storing nitrogen, which is a kind of non-combustible gas, and all the cylinder units 69 are connected to the start valve unit 12 via a common gas supply passage 22A. It is connected.
  • the fuel for example, kerosene
  • the fuel for example, kerosene
  • the control panel 61 which is a controller for controlling the entire gas turbine power generator EG is manually operated, and the activation command signal ST1 is generated from the control panel 61.
  • This signal ST1 is input to the three-way solenoid valve 30 of the start valve unit 12 and the pressure regulator 57 of the cylinder unit 69 at the highest priority in a predetermined priority order, and the cylinder unit used with the three-way solenoid valve 30.
  • the pressure regulator 57 of 69 is opened, and the start valve unit 12 operates in the same manner as when the power failure occurs, thereby driving the air motor 10.
  • the gas turbine engine 1 is started via the speed reducer 8.
  • the first activation is unsuccessful, the cylinder units 69 with the second priority and higher are sequentially used, and the second and subsequent activations are performed.
  • the gas turbine power generator EG mounted on a power supply vehicle and moved to a disaster site, a construction site, or the like drives the air motor 10 with nitrogen gas stored in its own gas cylinder 54A.
  • the gas turbine engine 1 can be easily started without requiring another drive source such as an air tank.
  • the start valve unit 12 regulates the pressure of the nitrogen gas from the gas cylinder 54A to a pressure suitable for driving the air motor 10, the air motor 10 can be smoothly driven to start the gas turbine engine 1.
  • one cylinder unit 69 used for one activation is formed by a plurality of gas cylinders 54A, a large gas capacity necessary for one activation can be obtained by using a commercially available small and inexpensive gas cylinder 54A as it is.
  • the cylinder unit 69 can be manufactured.
  • the gas turbine engine 1 can be activated a plurality of times.
  • the gas turbine engine 1 is used.
  • the present invention can also be applied to a type in which the generator 9 is driven by another engine, for example, a gas engine, a diesel engine, a micro gas turbine, or the like.
  • the present invention is not limited to the contents shown in the above embodiment, and various additions, modifications, or deletions are possible within the scope not departing from the gist of the present invention. It is included within the scope of the present invention.

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Abstract

　設置スペース、設備コストおよびランニングコストを共に低減できる構成としながらも、エアモータを円滑に駆動してエンジンを起動することができるエンジン発電装置を提供する。　ガスボンベ(11)に貯留した不燃性ガスを噴射して消火を行う消火設備(14)に併設されるエンジン発電装置(EG)であって、エンジン(1) を起動するエアモータ(10)と、起動指令により作動してガスボンベ(11)からの不燃性ガスを調圧してエアモータ(10)に供給する始動弁ユニット(12)とを備えている。

Description

エンジン発電装置
　本発明は、エンジン発電装置に関する。特に、本発明は、停電時や災害時にエアモータを駆動し、これにより駆動源のエンジンを起動して発電する非常用エンジン発電装置に関する。
　従来、非常用エンジン発電装置のスタータとして、電気モータまたはエアモータのいずれかが一般的に採用されている。例えば、液体燃料で駆動するエンジンを用いた非常用発電装置のスタータには、電気モータを用いるのが通例である。これは、地震などの災害時に都市ガスなどのガス燃料の供給が停止することがあるからである。一方、ガス燃料で駆動するガスタービンのようなエンジンを採用した非常用発電装置のスタータにはエアモータが用いられる。これは、ガス燃料で駆動するエンジンのスタータに電気モータを用いると、漏れたガスに電気モータの火花が引火する可能性があるからである。そして、従来のエアモータ式スタータでは、空気供給タンクに貯蔵された駆動用の高圧空気をエアモータに供給しており（特許文献１）、そのために大型の空気圧縮機を併設している。
特開平６－１７３７１５号公報
　ところで、電気モータをスタータに用いる場合、エンジンを起動した後、起動用電力を供給したバッテリを所望の電圧まで再充電する必要がある。しかし、バッテリの充電には相当の時間を要する。そのため、充電中に再び停電等が発生すると、再度エンジンを起動できないおそれがある。また、バッテリは、これが放電した電力分だけ迅速に充電して使用可能な状態に回復する必要がある。そのためには、充電用電源を常にバッテリに接続しておく必要がある。さらに、バッテリの消耗度を常時管理しなければならない。さらにまた、使用不能となったバッテリを廃棄処理する必要があり、それは環境汚染の原因となる。
　エアモータを用いる場合、空気圧縮機および高圧空気貯蔵タンクを設置するための広いスペースとその設置工事が必要である。また、空気圧縮機の運転中に発生する騒音と振動を抑制するための防音設備と防振設備を含む付属設備が必要である。さらに、空気圧縮機の駆動電源、また空気圧縮機で生成された圧縮空気から潤滑油を除去するためのドレンチャンバーも必要であることから、設備費が高くつく。加えて、ドレンチャンバーのメンテナンスや、ドレンチャンバーで回収した潤滑油を廃棄するために費用を要する。さらにまた、所定の頻度でエアモータを起動してエンジンを駆動するためには、大型の高圧空気貯蔵タンクが必要である。しかし、タンクに所定圧力の圧縮空気を充填するには相当時間がかかる。
　そこで、本発明は、以上の問題を解消するため、消火設備で利用される消火用ガスをモータの駆動媒体として利用することで、スペースとコスト（設備コストとランニングコスト）を出来るだけ抑えながら、高い信頼性をもってエンジンを起動できる、非常用エンジン発電装置を提供するものである。
　上記目的を達成するために、本発明の一構成に係るエンジン発電装置は、ガスボンベに貯留した不燃性ガスを噴射して消火を行う消火設備に併設されるエンジン発電装置であって、エンジンを起動するエアモータと、起動指令により作動して前記ガスボンベからの不燃性ガスを調圧して前記エアモータに供給する始動弁ユニットとを備えている。
　このエンジン発電装置によれば、ガスボンベの不燃性ガスによりエアモータを駆動することから、停電時にエンジンを起動することができるとともに、従来の大型の空気圧縮機および空気槽が不要になるので、設置スペースおよび製造コストを大幅に低減することができる。また、使用済みのガスボンベを交換するだけで済むから、ランニングコストも大幅に低減する。さらに、ビルディングや事業所などに配置することが義務付けられている消火設備の消火用ガスと、エンジンを起動するエアモータの駆動用ガスとを共用しているから、エアモータの駆動用ガス源として専用のガスボンベを別途用意する必要がないので、消火設備を含めた全体構成を一層簡素化できるのに加え、消火設備に対し運転管理面で連係しながら運用することができる利点がある。また、始動弁ユニットが、消火設備に具備されているガスボンベの不燃性ガスの圧力をエアモータの駆動に適した圧力に調圧するので、エアモータを円滑に駆動してエンジンを起動することができる。
　本発明において、前記不燃性ガスとして窒素ガスを用いることが好ましい。窒素ガスは、高圧でも発火しにくいので、ガス燃料で駆動するエンジンを起動するエアモータの駆動用流体として好適に用いることができる。さらに、窒素ガスは、ＣＯ2 ガスなどとは異なり、大気汚染や温室効果ガスの発生といった問題がない。
　本発明において、前記始動弁ユニットが前記ガスボンベからの不燃性ガスを減圧することが好ましい。これにより、ガスボンベに貯留された不燃性ガスの圧力が、エアモータの起動に不適な高圧で、かつ、ばらつきがあっても、そのガス圧力を、始動弁ユニットで減圧することによってエアモータの駆動に適した所定圧力に調圧することができるので、圧力にばらつきがある市販のガスボンベを使用することができる。
　本発明において、前記消火設備における前記ガスボンベから噴射ヘッドへ不燃性ガスを供給する消火用通路に、前記エアモータへのガス供給通路が分岐接続されていることが好ましい。これにより、分岐通路を設けるだけの簡単な構造で、エアモータに不燃性ガスを駆動用ガスとして供給できる。
　本発明において、前記消火設備とは別に、不燃性ガスを貯留した予備用ガスボンベを備え、複数の前記予備用ガスボンベでエンジンの１回の起動に使用する１つの予備ボンベユニットが形成され、複数の前記予備ボンベユニットを備えていることが好ましい。これにより、何らかの原因で消火設備のガスボンベを使用できない事態が生じても、予備ボンベユニットを使用してエンジンを起動できる。また、１回の起動に使用する予備ボンベユニットを複数備えているので、エンジンの複数回の起動を行うことができる。予備用ガスボンベとして、市販の小型で安価なガスボンベをそのまま使用して、１回の起動に必要な大きなガス容量の予備ボンベユニットを作製できるので、安価である。
　本発明の他の構成に係るエンジン発電装置は、エンジンと、このエンジンにより駆動される発電機と、前記エンジンを起動するエアモータと、不燃性ガスを貯留したガスボンベと、起動指令により作動して前記ガスボンベからの不燃性ガスを調圧して前記エアモータに供給する始動弁ユニットとを備えている。
　この構成によれば、ガスボンベに貯留した不燃性ガスによりエアモータを駆動することから、停電時にエンジンを起動することができるとともに、従来の大型の空気圧縮機および空気槽が不要になるので、設置スペースおよび製造コストを大幅に低減することができる。また、使用済みのガスボンベを交換するだけで済むから、ランニングコストも大幅に低減する。さらに、始動弁ユニットが、ガスボンベからの不燃性ガスの圧力をエアモータの駆動に適した圧力に調圧するので、エアモータを円滑に駆動してエンジンを起動することができる。
　本発明において、複数の前記ガスボンベで１回の起動に使用する１つのボンベユニットが形成され、複数の前記ボンベユニットを備えているのが好ましい。これにより、市販の小型で安価なガスボンベをそのまま使用して、１回の起動に必要な大きなガス容量のボンベユニットを作製できる。また、１回の起動に使用するボンベユニットを複数備えているので、エンジンの複数回の起動を行うことができる。
　本発明のエンジン発電装置によれば、停電時でもエンジンを起動できるとともに、従来の大型の空気圧縮機および空気槽が不要になるので、設置スペースおよび製造コストを大幅に低減することができ、ランニングコストも大幅に低減する。また、ガスボンベからの不燃性ガスの圧力を始動弁ユニットによりエアモータを駆動できる圧力に調圧するので、エアモータを円滑に駆動してエンジンを起動することができる。
本発明の第１実施形態に係るエンジン発電装置を示す概略構成図である。 図１の非常用エンジン発電装置に組み込まれた始動弁ユニットを示す図である。 第２実施形態に係るエンジン発電装置に組み込まれた始動弁ユニットを示す図である。
１　ガスタービンエンジン
９　発電機
１０　エアモータ
１１　消火用窒素ガスボンベ（ガスボンベ）
１２　始動弁ユニット
１４　消火設備
１８　噴射ヘッド
１９　消火用通路
２２　ガス供給通路
２９　予備ボンベユニット
５４　予備用ガスボンベ
５４Ａ　ガスボンベ
６９　ボンベユニット
ＥＧ　エンジン発電装置
ＳＴ，ＳＴ１　起動指令信号
　以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、複数の実施形態を通じて同一符号は同一又は類似の構成を示す。
　図１は、本発明の一実施形態に係る非常用ガスタービン発電装置ＥＧと消火設備１４の全体構成を示している。この実施形態では、発電装置ＥＧはガスタービン発電装置である。ガスタービン発電装置ＥＧは、事業所やビルディングなどの建造物１５における、例えば地下１階Ｂ１の発電機室１３に設置されている。ガスタービンエンジン１は、圧縮機２、燃焼器３およびタービン４を主構成要素として構成され、減速機８を介して発電機９に接続されている。消火設備１４は、建造物１５の全体、例えば図示する実施形態では、地下１階Ｂ１、１階Ｆ１および２階Ｆ２に設置されている。
　ガスタービンエンジン１、減速機８および発電機９は、発電パッケージ１６内に収納されている。発電パッケージ１６内の圧縮機２は吸気ダクト４３が接続されており、建造物１５の外部から圧縮機２に空気Ａが供給されるようにしてある。吸気ダクト４３内には、消音器４４が配置されている。発電パッケージ１６は、発電パッケージ１６内の換気を行う換気ダクト４８が接続されている。換気ダクト４８内には、換気ファン４２が配置されている。換気ダクト４８は換気ファン４２の下流側で２つに分岐しており、一方の分岐路には、発電パッケージ１６内を発電機室１３に連通させる連通口１７を開閉する第１切替ダンパー４９が配置され、他方の分岐路には、建造物１５の外部に開口した換気口２５を開閉する放出ダンパー５０と、換気ファン４２と放出ダンパー５０との間に位置する第２切替ダンパー５１が配置されている。タービン４は排気ダクト５３に接続されており、タービン４の排気ガスＧが消音器５２を経て排気ダクト５３から外部に排出されるようにしてある。
　ガスタービン発電装置ＥＧは、建造物１５に設置されている消火設備１４に併設されている。消火設備１４は、建造物１５のボンベ室に設置された所要本数のガスボンベ１１を有し、消火用流体として用いる不燃性ガス、例えば窒素ガスが各ガスボンベ１１に所定の圧力で貯蔵されるようにしてある。消火用窒素ガスボンベ１１の出口は、共通のガス通路２６に接続されている。このガス通路２６は、各階Ｂ１、Ｆ１、Ｆ２毎に個別に配管された複数の消火用通路１９および各消火用通路１９を開閉する選択弁２０を介して、建造物１５における各階Ｂ１、Ｆ１、Ｆ２の天井付近にそれぞれ設置された複数の噴射ヘッド（スプリンクラー）１８に接続されている。消火用窒素ガスボンベ１１には窒素ガスが例えば３０ＭＰａＧ（ゲージ圧）程度の高い圧力で充填されている。
　この消火設備１４によれば、火災が発生した階の火災検知器（図示せず）によって火災発生が検知されると、該当する階Ｂ１、Ｆ１、Ｆ２の選択弁２０に起動指令信号ＳＴが入力されることにより、その選択弁２０が開いて、窒素ガスボンベ１１の窒素ガスが、消火用通路１９を通じて各噴射ヘッド１８から噴射して散布される。
　ガスタービン発電装置ＥＧは、ガスタービンエンジン１を起動するエアモータ１０と、始動弁ユニット１２を介してエアモータ１０に窒素ガスを供給するガス供給通路２２を備えている。ガス供給通路２２の上流端は、消火設備１４における地下１階の消火用通路１９に、切替弁２７を介して接続されている。切替弁２７は、４つの位置－選択弁２０と消火用通路１９を接続する第１接続位置、選択弁２０とガス供給通路２２を接続する第２接続位置、選択弁２０と消火用通路１９およびガス供給通路２２の両方を接続する第３接続位置、選択弁２０と消火用窒素ガスボンベ１１およびガス供給通路２２とを遮断する閉止位置－のいずれかに切り替えることができる。これにより、ガスタービン発電装置ＥＧは、消火設備１４の消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスを、エアモータ駆動用の不燃性ガスに利用できるように構成されている。
　ガス供給通路２２には、起動指令により消火用ガスボンベ１１からの不燃性ガスをエアモータ１０の駆動に適した所定圧力に調圧してエアモータ１０に供給する始動弁ユニット１２が設けられている。始動弁ユニット１２の上流側でかつ切替弁２７の下流側には、減圧弁２３、逆止弁２４および圧力検出器２８が設けてある。圧力検出器２８の下流側には、消火設備１４とは別の予備ボンベユニット２９が接続されている。減圧弁２３は、消火用窒素ガスボンベ１１から選択弁２０および切替弁２７を経て始動弁ユニット１２に供給される窒素ガスを、所定圧力、例えば１．２～３．０ＭＰａＧの圧力に減圧する。圧力検出器２８は、始動弁ユニット１２の作動時にガス供給通路２２内のガス圧力が所定値以下になったことを検出して警報信号を出力し、後述するように、予備ボンベユニット２９からガスを供給するように制御させる。
　図２は始動弁ユニット１２および予備ボンベユニット２９の詳細を示した図である。始動弁ユニット１２は、停電が発生したときに作動して、消火用窒素ガスボンベ１１から消火用通路１９およびガス供給通路２２を通じて供給される窒素ガスの圧力を、エアモータ１０の駆動に適した所定圧力に減圧して、エアモータ１０に供給する。
　具体的に説明すると、消火設備４とガスタービン発電装置Ｅの全体を制御するコントローラである制御盤４１（図１）が停電を検知すると起動指令信号ＳＴを出力する。起動指令信号ＳＴは、始動弁ユニット１２の三方電磁弁３０、図１の消火設備１４の地下１階用の選択弁２０および切替弁２７に入力される。これにより、選択弁２０が開き、切替弁２７が第２接続位置に切替えられて、消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスが選択弁２０と切替弁２７を通ってガス供給通路２２に入る。この窒素ガスは、減圧弁２３で１．２～３．０ＭＰａＧ程度の圧力に減圧されたのち、図２の始動弁ユニット１２の分岐通路３１に流入し、パイロット減圧弁３２により主減圧弁３３を作動するのに適した圧力まで減圧される。減圧された窒素ガスは、ガス速度調整弁３４を通じて主減圧弁３３に供給される。その結果、主減圧弁３３は、ガス供給通路２２を流動してくる１．２～３．０ＭＰａＧ程度の圧力の窒素ガスを、エアモータ１０の駆動に適した圧力、例えば０．６～１．０ＭＰａＧの圧力に減圧してエアモータ１０に供給する。
　始動弁ユニット１２には、パイロット減圧弁３２で調圧された窒素ガスの圧力を表示する圧力計３８と、主減圧弁３３の流入側および流出側のそれぞれの窒素ガスの圧力を表示する圧力計３９，４０が設けられている。
　このように構成されたガスタービン発電装置ＥＧでは、始動弁ユニット１２の主減圧弁３３を通って０．６～０．７ＭＰａＧ程度の所定圧力に減圧された窒素ガスの供給を受けてエアモータ１０が作動し、このエアモータ１０が減速機８を介してガスタービンエンジン１を起動する。ガスタービンエンジン１の作動により、減速機８を介して駆動される発電機９が、停電の発生期間中にわたり事業所やビルディングなどの建造物１５の電気設備や電気機器に対して給電する。ガスタービンエンジン１の燃料としては、都市ガス、灯油などが使用される。ガスタービンエンジン１が起動した後、スタータクラッチ（図示せず）が切断され、エアモータ１０がガスタービンエンジン１から切り離される。同時に、図１の減速機９に設けた回転センサ６２からの回転数検出信号を受けた制御部４１が、自立運転に必要なガスタービン回転数に達したと判定したとき、始動終了信号ＳＦを出力する。この始動終了信号ＳＦは、図２の始動弁ユニット１２の三方電磁弁３０に入力されて、この三方電磁弁３０を閉止させる。これにより、主減圧弁３３が閉止されて、ガス供給通路２２からエンモータ１０へのガス供給が停止される。
　予備ボンベユニット２９は、消火用窒素ガスボンベ１１の周辺機器の故障などにより消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスが使用できない事態に備えるほか、消火設備１４のメンテナンスとは無関係に、ガスタービン発電機ＥＧのメンテナンスを行うときに該ガスタービン発電機ＥＧを起動するために設けられている。各予備ボンベユニット２９はそれぞれ、エアモータ１０の１回の起動に使用する複数本の予備用窒素ガスボンベ５４を並列に接続することによって構成されている。予備用窒素ガスボンベ５４には、市販の安価で小型の窒素ガスボンベが利用できる。また、各予備ボンベユニット２９には、所要圧力、例えば１．２～３．０ＭＰａＧ程度の圧力で開弁してガス供給通路２２に所定圧力の窒素ガスを供給するための安全弁５８付き圧力調整器５７が設けられている。この圧力調整器５７は、市販のものを利用できる。
　予備ボンベユニット２９を用いたガスタービンエンジン１の模擬試験運転はつぎのようにして行われる。制御盤４１（図１）から起動指令信号ＳＴが発生し、選択弁２０と切替弁２７が作動して、ガス供給通路２２が共通のガス通路２６に接続される。この状態で、圧力検出器２８の圧力が所定値以下の場合、消火用窒素ガスボンベ１１が使用不能と判断されて、予備ボンベユニット２９が作動する。具体的には、起動指令信号ＳＴに続いて制御盤４１が予備ボンベ始動信号ＳＡを出力する。この始動信号ＳＡは、始動弁ユニット１２の三方電磁弁３０と予め定められた優先順位の最上位にある予備ボンベユニット２９の圧力調整器５７に入力される。これにより、三方電磁弁３０と使用される予備ボンベユニット２９の圧力調整器５７が開き、始動弁ユニット１２が前述の停電発生時と同様に作動してエアモータ１０を駆動する。エンジン機種にもよるが、実施形態のように予備ボンベユニット２９を４つ備えていれば、１０００ｋＷ出力のガスタービンエンジンの場合、少なくとも４回起動できる。
　以上の構成において、停電が検知されると、制御盤４１（図１）は、前述のように選択弁２０、切替弁２７および始動弁ユニット１２の三方電磁弁３０に起動指令信号ＳＴをそれぞれ出力してエアモータ１０を駆動すると同時に、図１の換気ファン４２を作動する。この動作では、換気ダクト４８に設けられた第１切替ダンパー４９が閉じられ、第２切替ダンパー５１と放出ダンパー５０が開かれる。これにより、エアモータ１０から放出される窒素ガスは、換気ファン４２の作動によって、実線矢印で示すように、換気ダクト４８を通って換気口２５から建造物１５の外部に放出され、これにより、発電パッケージ１６内の換気が行われる。
　停電時に地下１階Ｂ１に火災が発生すると、制御盤４１からの消火指令信号ＳＤにより、切替弁２７が、選択弁２０をガス供給通路２２と消火用通路１９の両方に接続する第３接続位置に切り替割る。つまり、切替弁２７は、起動指令信号ＳＴと消火指令信号ＳＤの両方を受けると、第３接続位置をとる。また、制御盤４１からの制御により、第１切替ダンパー４９が開き、第２切替ダンパー５０と放出ダンパー５１が閉じ、発電パッケージ１６内の雰囲気を連通口１７から発電機室１３内に排出する。これにより、火災発生箇所の発電機室１３を外部から遮断する消防法の規定を順守することができる。また、開かれた第１切替ダンパー４９を通って、発電パッケージ１６内の雰囲気に含まれる窒素ガスが電機室１３内に放出されるから、発電機室１３の消火の助けとなるとともに、発電パッケージ１６内の冷却の助けにもなる。
　停電が発生していない状態で建造物１５のいずれかの階に火災が発生した場合、火災が発生している階の消火用通路１９の選択弁２０に制御盤４１から消火指令信号ＳＤが出力される。これにより、選択弁２０が開き、消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスが、開いている選択弁２０および消火用通路１９を通って、噴射ヘッド１８から噴射して散布される。ただし、地下１階Ｂ１に火災が発生しているが、停電が発生していない場合、消火指令信号ＳＤのみが入力された切替弁２７が第１接続位置に切替えられ、選択弁２０と消火用通路１９とが接続されて噴射ヘッド１８には窒素ガスが供給されるが、ガスタービン発電装置ＥＧには窒素ガスが供給されない。
　消火設備１４に備えられている消火用窒素ガスボンベ１１は、エアモータ１０の駆動に適した圧力よりも格段に高い圧力で窒素ガスが充填されている。したがって、消火用窒素ガスボンベ１１から共通のガス通路２６、選択弁２０および切替弁２７を通ってガス供給通路２２に供給されてくる窒素ガスは、始動弁ユニット１２によって、エアモータ１０の駆動に適した圧力０．６～１．０ＭＰａＧに減圧される。したがって、消火用窒素ガスボンベ１１の高圧の窒素ガスを用いながら、エアモータ１０を適切に駆動してガスタービンエンジン１を確実に起動させることができる。また、典型的な消火用窒素ガスボンベ１１は、市販の安価な小型の窒素ガスボンベに比べて格段に容量が大きいので、火災が発生していない状況で、エアモータ１０を所定回数だけ起動可能とする要求を十分に満たすことができる。
　ガスタービン発電装置ＥＧは、圧縮空気によりエアモータを駆動する従来の空気式起動装置が必要とする、大型の空気圧縮機と複数の空気槽、これらを設置するための広い設置スペース、廃油処理などが全て不要であるから、設置スペース、製造コストおよびメンテナンスコストを大幅に低減できる。また、エアモータ１０を使用しているから、電気モータで起動する従来の電気式起動装置が持つ、迅速な再起動の困難性、高いランニングコストなどの不利もない。さらに、このガスタービン発電装置ＥＧは、窒素ガスが所要圧力に充填済みの市販の窒素ガスボンベ１１をそのまま用いるので、窒素ガスを充填する作業を行う必要がなく、かつガス事業法に規定されているガス圧力および容量の適用範囲外で窒素ガスを用いることができるので、設備の構築が一層安価となる。
　しかも、ガスタービン発電装置ＥＧでは、消火設備１４に備えられている消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスをエアモータ１０の駆動用流体に利用してガスタービンエンジン１を起動させるので、ガスタービンの起動専用の窒素ガスボンベを別途備える必要がない。したがって、ガスタービン発電装置ＥＧと消火設備１４とを個別の設置場所に設置する場合に比べて、全体のシステム構成を簡素化することができる。また、消火用流体とエアモータ１０の駆動用流体とに共用する窒素ガスが充填された消火用窒素ガスボンベ１１の圧力を定期的にチェック確認して、必要に応じて消火用窒素ガスボンベ１１を交換することにより、ガスタービン発電装置ＥＧにおける起動装置と消火設備１４との双方を同時に管理することができる。
　なお、エアモータ１０を駆動する不燃性ガスとしては、実施形態で用いた窒素ガス以外の、例えばＣＯ２ガスなどの圧縮ガスを用いてエアモータ１０を駆動することもできるが、窒素ガスを用いれば、ＣＯ２ガスなどを用いる場合の大気汚染や温室効果ガスの発生といった問題が生じないとともに、高圧でも発火しにくいことから、ガス燃料で駆動するガスタービンエンジン１に支障なく用いることができる。また、従来の消火設備１４には、ＣＯ２やハロンなどの圧縮ガスを消火用流体に用いたものが存在するが、このような圧縮ガスを窒素ガスに変更することで、消火設備１４の消火用ガスとエアモータ１０の駆動用ガスとに共用できるうえに、大気汚染などの公害発生を防止できる利点がある。
　ところで、非常用ガスタービン発電装置ＥＧのガスタービンエンジン１には、メンテナンスの一項目として、１ヵ月当たり１回の起動確認のための模擬試験運転を行うことが要求されている。一方、消火用窒素ガスボンベ１１を備えた消火設備１４には、起動のテスト確認を１年に２回行うことが要求されている。この消火設備１４のテスト確認は、消火設備１４の各噴射ヘッド１８から窒素ガスを実際に噴出させるような確認運転を行うことは困難であるから、多数本備えられている消火用窒素ガスボンベ１１のうちの、例えば１本または２本が空になるまで窒素ガスを放出させて、その際に開いた圧力調整器２１から窒素ガスが所要圧力で放出されたか否かを判別する模擬確認を行っているのが実状である。
　図１の実施形態では、消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスを、ガスタービン発電装置ＥＧのエアモータ１０の駆動用流体および消火設備１４の消火用流体に共用するようになっているから、上述のガスタービン発電装置ＥＧの模擬試験運転および消火設備１４のテスト確認は、いずれも消火用窒素ガスボンベ１１から窒素ガスが常に円滑、かつ確実に供給される状態に保持されているか否かをチェックすることになる。そこで、この実施形態では、１年に１２回行うことが要求されているガスタービンエンジン１の起動の模擬試験運転を、一部の消火用窒素ガスボンベ１１を用いて１年に２回行うことが要求されている消火設備１４の試験運転を１２回に分けて行うことにより、双方の試験運転が１年に１２回同時に行うことができる。
　すなわち、消火設備１４の消火用窒素ボンベ１１を用いたガスタービンエンジン１の模擬試験運転は、地下１階Ｂ１の消火用通路１９に設けた選択弁２０を起動指令信号ＳＴの入力により開くとともに、三方電磁弁３０（図２）に起動指令信号ＳＴを与えて始動弁ユニット１２を作動させ、エアモータ１０を駆動してガスタービンエンジン１が安定に起動されたか否かを判別する。このように、消火設備１４の予備窒素ガスボンベ１１から窒素ガスをガス供給通路２２に放出してガスタービンエンジン１の起動の模擬運転試験を行えば、並列接続された各消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスが共通のガス通路２６を通ってガス供給通路２２に確実に供給できる状態に保たれていることが判明するので、このガス供給通路２２から分岐している地下１階Ｂ１の消火用通路１９を含む全ての消火用通路１９が、窒素ガスを確実に供給できる状態に保たれていることを確認できる。
　換言すれば、消火設備１４の消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスを用いたガスタービンエンジン１の起動の模擬試験運転は、消火設備１４のテスト確認をも兼ねていることになる。したがって、消火設備１４の消火用窒素ガスボンベ１１を用いてガスタービンエンジン１の起動の模擬試験運転を１年に１２回行うことにより、消火設備１４に要求されている１年に２回のテスト確認を省略できるので、消火設備１４におけるメンテナンス費用を削減できるとともに、設備管理が容易となる。
　ただし、予備ボンベユニット２９を備えているので、消火設備１４のテスト確認とは別に、独自にガスタービン発電装置ＥＧのメンテナンスを行うために、ガスタービンエンジン１の起動の模擬試験運転を行うこともできる。つまり、消火設備１４の予備窒素ガスボンベ１１を使用せずに、予備ホンベユニット２９のみを使用して、ガスタービンエンジン１の起動テストを行うことができる。
　切替弁２７は省略してもよい。その場合、火災発生の検知または停電発生の検知のいずれによっても、地階Ｂ１の消火用通路１９とガス供給通路２２の両方に窒素ガスが供給されて、噴射ヘッド１８から窒素ガスが噴射されるとともに、前述のとおり、エアモータ１０からも窒素ガスが放出されるので、特に地階Ｂ１が広い場合に、窒素ガスの充填が迅速になされる利点がある。また、発電パッケージ１６内の火災発生に対しても、発電パッケージ１６の内外から窒素ガスにより消火できるので、有効である。
　図３は第２実施形態を示す。この第２実施形態は、消火設備に併設されるものではなく、例えば、電源車に搭載されて、防災時などに現場に移動して電力を供給するガスタービン発電装置ＥＧであり、図２に示した予備ボンベユニット２９と同様なものを、必須のボンベユニット６９として備えている。各ボンベユニット６９は、不燃性ガスの一種である窒素を貯留した複数の市販のガスボンベ５４Ａを有しており、すべてのボンベユニット６９が、共通のガス供給通路２２Ａを介して始動弁ユニット１２に接続されている。また、電源車にはガスタービンエンジン１の燃料（例えば灯油）も搭載される。
　始動にあたっては、ガスタービン発電装置ＥＧの全体を制御するコントローラである制御盤６１を手動操作して、この制御盤６１から起動指令信号ＳＴ１を発生させる。この信号ＳＴ１が、始動弁ユニット１２の三方電磁弁３０と、予め定められた優先順位の最上位にあるボンベユニット６９の圧力調整器５７とに入力され、三方電磁弁３０と使用されるボンベユニット６９の圧力調整器５７が開いて、始動弁ユニット１２が前述の停電発生時と同様に作動することにより、エアモータ１０を駆動させる。これにより、減速機８を介してガスタービンエンジン１が起動される。１回目の起動が不成功であった場合、優先順位の２番目以降のボンベユニット６９が順次使用されて、２回目以降の起動がなされる。
　上記構成において、電源車に搭載されて災害現場、工事現場などに移動したガスタービン発電装置ＥＧは、自身が持つガスボンベ５４Ａに貯留した窒素ガスによりエアモータ１０を駆動することから、大型の空気圧縮機や空気槽のような他の駆動源を必要とすることなく、容易にガスタービンエンジン１を起動することができる。また、使用済みのガスボンベ５４Ａを交換するだけで済むから、ランニングコストも大幅に低減する。さらに、始動弁ユニット１２が、ガスボンベ５４Ａからの窒素ガスの圧力をエアモータ１０の駆動に適した圧力に調圧するので、エアモータ１０を円滑に駆動してガスタービンエンジン１を起動することができる。
　また、複数のガスボンベ５４Ａで１回の起動に使用する１つのボンベユニット６９が形成されているので、市販の小型で安価なガスボンベ５４Ａをそのまま使用して、１回の起動に必要な大きなガス容量のボンベユニット６９を作製できる。また、１回の起動に使用するボンベユニット６９を複数備えているので、ガスタービンエンジン１の複数回の起動を行うことができる。
　以上説明した実施形態ではガスタービンエンジン１を用いたが、本発明は、他のエンジン、例えば、ガスエンジン、ディーゼルエンジン、マイクロガスタービンなどによって発電機９を駆動するタイプにも適用できる。
　なお、本発明は、以上の実施形態で示した内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

Claims (7)

  1. 　ガスボンベに貯留した不燃性ガスを噴射して消火を行う消火設備に併設されるエンジン発電装置であって、
    　エンジンを起動するエアモータと、
    　起動指令により作動して前記ガスボンベからの不燃性ガスを調圧して前記エアモータに供給する始動弁ユニットとを備えたエンジン発電装置。
  2. 　請求項１において、前記不燃性ガスが窒素ガスであるエンジン発電装置。
  3. 　請求項１または２において、前記始動弁ユニットが前記ガスボンベからの不燃性ガスを減圧するエンジン発電装置。
  4. 　請求項１から３のいずれか一項において、前記消火設備における前記ガスボンベから噴射ヘッドへ不燃性ガスを供給する消火用通路に、前記エアモータへのガス供給通路が分岐接続されているエンジン発電装置。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項において、前記消火設備とは別に、不燃性ガスを貯留した予備用ガスボンベを備え、複数の前記予備用ガスボンベで前記エンジンの１回の起動に使用する１つの予備ボンベユニットが形成され、複数の前記予備ボンベユニットを備えたエンジン発電装置
  6. 　エンジンと、
    　前記エンジンにより駆動される発電機と、
    　前記エンジンを起動するエアモータと、
    　不燃性ガスを貯留したガスボンベと、
    　起動指令により作動して前記ガスボンベからの不燃性ガスを調圧して前記エアモータに供給する始動弁ユニットとを備えたエンジン発電装置。
  7. 　請求項６において、複数の前記ガスボンベで１回の起動に使用する１つのボンベユニットが形成され、複数の前記ボンベユニットを備えたエンジン発電装置。
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