(57)【要約】【課題】  水素冷却式発電機の内部ガス置換時に地球温暖化ガスの炭酸ガスの大気中への放出を少なくする。【解決手段】  水素冷却式発電機に対して、水素ガスを給気する水素ガス給気ルートと、空気を給気する空気給気ルートと、炭酸ガスを給気する炭酸ガス給気ルートと、空気または水素ガスを大気中に放出する空気・水素ガス排気ルートと、発電機内から排気された炭酸ガスを回収する炭酸ガス回収槽と、発電機内の炭酸ガスを炭酸ガス回収槽に回収する炭酸ガス回収ルートとを備え、発電機内の空気充気状態から水素ガス充気状態へのガス置換、または水素ガス充気状態から空気充気状態へのガス置換の時に使用した炭酸ガスを発電機から排気するときに炭酸ガス回収槽に回収し、回収した炭酸ガスは、次工程のガス置換時に再利用するように自動的に制御する方法とした。【選択図】        図１
2006149040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電プラントを構成する水素冷却式発電機に対して、水素ガス供給源から上記発電機内に水素ガスを給気する水素ガス給気ルートと、空気供給源から上記発電機内に空気を給気する空気給気ルートと、炭酸ガス供給源から上記発電機内に炭酸ガスを給気する炭酸ガス給気ルートと、上記発電機内の空気または水素ガスを大気中に放出する空気・水素ガス放出ルートと、発電機内から排気された炭酸ガスを回収する炭酸ガス回収槽と、上記発電機内から排気された炭酸ガスを上記炭酸ガス回収槽に回収する炭酸ガス回収ルートと、上記水素ガス給気ルート、上記空気給気ルート、上記炭酸ガス給気ルート、上記空気・水素ガス排気ルートおよび炭酸ガス回収ルートにそれぞれ設けられた自動弁と、上記発電機内の水素ガスおよび炭酸ガスのガス濃度を検出する水素ガス・炭酸ガス濃度検出手段と、上記発電機内の圧力を検出する圧力検出手段とを備え、上記発電機内を水素ガス充気状態から空気充気状態へのガス置換は、上記炭酸ガス給気ルートから上記発電機内に炭酸ガスを給気して水素ガスを上記空気・水素ガス排気ルートから放出し、上記発電機内ガスが炭酸ガスに置換されたことを検出すると、上記空気・水素ガス排気ルートを閉とし、上記炭酸ガス回収ルートを開として、上記発電機への給気を空気に切り換えて炭酸ガスを炭酸ガス回収槽に回収し、上記発電機内を空気充気状態から水素ガス充気状態へのガス置換は、上記炭酸ガス給気ルートから上記発電機内に炭酸ガスを給気して空気を上記空気・水素ガス排気ルートから放出し、上記発電機内ガスが炭酸ガスに置換されたことを検出して、上記空気・水素ガス排気ルートを閉とし、上記炭酸ガス回収ルートを開とし、上記発電機への給気を空気に切り換えて炭酸ガスを炭酸ガス回収槽に回収するように上記自動弁を操作し、回収された炭酸ガスは、次工程のガス置換に繰り返し利用することを特徴とする発電機の内部ガス置換方法。
【請求項２】
発電プラントを構成する水素冷却式発電機に対して、水素ガス供給源から上記発電機内に水素ガスを給気する水素ガス給気ルートと、空気供給源から上記発電機内に空気を給気する空気給気ルートと、炭酸ガス供給源から上記発電機内に炭酸ガスを給気する炭酸ガス給気ルートと、上記発電機内の空気または水素ガスを大気中に放出する空気・水素ガス排気ルートと、発電機内から排気された炭酸ガスを回収する炭酸ガス回収槽と、上記発電機内から排気された炭酸ガスを上記炭酸ガス回収槽に回収する炭酸ガス回収ルートと、上記水素ガス給気ルート、上記空気給気ルート、上記炭酸ガス給気ルート、上記空気・水素ガス排気ルートおよび炭酸ガス回収ルートにそれぞれ設けられた自動弁と、上記発電機内の水素ガスおよび炭酸ガスのガス濃度を検出する水素ガス・炭酸ガス濃度検出手段と、上記発電機内の圧力を検出する圧力検出手段と、上記ガス濃度検出手段および圧力検出手段の検出値により、上記発電機内の空気を炭酸ガスに置換し、さらに水素ガスに置換するガス置換の制御、または上記発電機内の水素ガスを炭酸ガスに置換してさらに空気に置換し、置換時に上記発電機から排出される上記炭酸ガスを上記炭酸ガス回収槽に回収する制御、および次工程の発電機のガス置換時に回収した炭酸ガスを繰り返し利用する制御を行うガス置換制御装置とを備えたことを特徴とする発電機の内部ガス置換装置。
【請求項３】
複数の水素冷却式発電機で発電プラントが構成された各発電機に対して、水素ガス供給源から上記各発電機内に水素ガスを給気する水素ガス給気ルートと、空気供給源から上記各発電機内に空気を給気する空気給気ルートと、炭酸ガス供給源から上記各発電機内に炭酸ガスを給気する炭酸ガス給気ルートと、上記各発電機内の空気または水素ガスを大気中に放出する空気・水素ガス排気ルートと、発電機内から排気された炭酸ガスを回収する炭酸ガス回収槽と、上記発電機内から排気された炭酸ガスを上記炭酸ガス回収槽に回収する炭酸ガス回収ルートと、上記水素ガス給気ルート、上記空気給気ルート、上記炭酸ガス給気ルート、上記空気・水素ガス排気ルートおよび炭酸ガス回収ルートにそれぞれ設けられた自動弁と、上記各発電機内の水素ガス・炭酸ガスのガス濃度を検出する水素ガス・炭酸ガス濃度検出手段と、上記各発電機内の圧力を検出する圧力検出手段と、上記ガス濃度検出手段および圧力検出手段の検出値により、上記各発電機毎に発電機内の空気を炭酸ガスに置換し、さらに水素ガスに置換するガス置換の制御、または上記各発電機毎に発電機内の水素ガスを炭酸ガスに置換してさらに空気に置換し、置換時に上記発電機から排出される上記炭酸ガスを上記炭酸ガス回収槽に回収する制御、および次工程の発電機のガス置換時に上記回収された炭酸ガスを繰り返し利用し、回収された炭酸ガスは上記炭酸ガス回収槽に再度回収して再利用する制御を行うガス置換制御装置とを備えたことを特徴とする発電機の内部ガス置換装置。
【請求項４】
上記炭酸ガス回収槽は、筒状の胴部を形成しその両端を閉止した密閉容器とし、該密閉容器胴部内周面に外縁部が接して軸方向に移動することにより容積変化に対応できる炭酸ガス回収空間を形成する可動仕切板を配置した構成としたことを特徴とする請求項２または請求項３記載の発電機の内部ガス置換装置。
【請求項５】
上記炭酸ガス回収槽は、一端側が閉止した形状のベロ−ズの開口側を対向させて結合したベローズ形回収槽とし、ベローズの長さ変化により容積変化に対応する構成としたことを特徴とする請求項２または請求項３記載の発電機の内部ガス置換装置。
【請求項６】
上記炭酸ガス回収槽は、筒状の胴部を形成しその両端を閉止した密閉容器とし、該密閉容器内部に袋状に形成したガス仕切隔膜を収容し、上記密閉容器内面と上記ガス仕切隔膜の外面との間をガス回収空間とし、上記ガス仕切隔膜の内部に加圧ガスを封入することにより回収炭酸ガスを排出する構成としたことを特徴とする請求項２または請求項３記載の発電機の内部ガス置換装置。
【請求項７】
上記炭酸ガス回収槽は、発電機設置架台部分の空間を密閉空間に形成し、外周が上記密閉空間の内壁面に接する状態で上下方向に移動して容積変化に対応できる炭酸ガス回収空間を形成する可動仕切板を配置した構成としたことを特徴とする請求項２または請求項３記載の発電機の内部ガス置換装置。
【請求項８】
上記炭酸ガス回収槽は、発電機設置架台部分の空間を密閉空間を形成し、中央部が上下する可とう性のガス仕切隔膜を配置し、その外縁部が上記密閉空間の内面に密封状態で固着し、該ガス仕切隔膜の下方の空間が容積変化に対応できる炭酸ガス回収空間となる構造としたことを特徴とする請求項２または請求項３記載の発電機の内部ガス置換装置。
【請求項９】
上記炭酸ガス回収ルートの途中にガス圧縮機を備えたことを特徴とする請求項２〜請求項４および請求項６のいずれかに記載の発電機の内部ガス置換装置。
【請求項１０】
複数の水素冷却式発電機で発電プラントが構成される各発電機に対して、水素ガス供給源から上記各発電機内に水素ガスを給気する水素ガス給気ルートと、空気供給源から上記各発電機内に空気を給気する空気給気ルートと、炭酸ガス供給源から上記各発電機内に炭酸ガスを給気する炭酸ガス給気ルートと、上記各発電機内の空気または水素ガスを大気中に放出する空気・水素ガス排気ルートと、上記発電機内から排気された炭酸ガスを他の発電機に給気する炭酸ガス給排気ルートと、上記水素ガス給気ルート、上記空気給気ルート、上記炭酸ガス給気ルート、上記空気・水素ガス放出ルートおよび上記炭酸ガス給排気ルートにそれぞれ設けられた自動弁と、上記各発電機内の水素ガス・炭酸ガスのガス濃度を検出する水素ガス・炭酸ガス濃度検出手段と、上記各発電機内の圧力を検出する圧力検出手段とを備え、上記発電機内を水素ガス充気状態から空気充気状態へのガス置換は、上記炭酸ガス給気ルートから上記発電機内に炭酸ガスを給気し、水素ガスを上記空気・水素ガス放出ルートから放出し、上記発電機内ガスが炭酸ガスに置換されたことを検出して、上記空気・水素ガス排気ルートを閉とし、上記炭酸ガス給排気ルートを開とし、排出された炭酸ガスを続いてガス置換を行う上記発電機に給気するガス置換操作で行い、同時期にガス置換する上記発電機全台について、上記ガス置換操作を繰り返し、上記発電機内を空気充気状態から水素ガス充気状態へのガス置換は、上記炭酸ガス給気ルートから上記発電機内に炭酸ガスを給気し、空気を上記空気・水素ガス排気ルートから放出し、上記発電機内ガスが炭酸ガスに置換されたことを検出すると、上記空気・水素ガス排気ルートを閉とし、上記炭酸ガス給排気ルートを開として、排気した炭酸ガスを続いてガス置換を行う上記発電機に給気するガス置換操作を行い、排気した炭酸ガスは同時期にガス置換する上記発電機全台に対して、順次給気してガス置換操作を行うことを特徴とする発電機の内部ガス置換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水素ガス冷却式の発電機内部への水素ガスの封入、あるいは水素ガスの抜き取りを行う発電機の内部ガス置換方法および発電機の内部ガス置換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、水素冷却式の発電機は、２〜５kg／cm２の水素ガスが充填されて運転されるので、発電機の運転開始時には、水素ガスを封入する作業が行われ、定期点検時には、水素ガスを抜き取り、発電機内部を大気圧の空気に置換して内部点検が行われる。点検が終了すると再び規定圧力の水素ガスが封入される。
【０００３】
水素ガスは空気に対する混合比が爆発範囲（４〜７５％）になると、爆発の危険性がある。水素ガスの封入、抜き取り作業は空気との混合比が絶対に爆発範囲にならないように慎重に行う必要がある。
発電機の運転開始時の水素ガス封入作業は、まず、発電機内部の空気を不活性ガスの炭酸ガスに置換してから水素ガスに置換して規定の圧力に封入される。
定期点検時等に行われる水素ガスの抜き取り作業は、発電機内に炭酸ガスを封入して水素ガスを大気中に放出して炭酸ガスに置換し、さらに炭酸ガスを空気に置換して、発電機の内部点検が可能な状態が確保される。
水素ガスの封入、抜き取り作業は、複雑な弁操作があり、弁操作を誤ると爆発の危険性があるので、熟練者によって慎重に行う必要があるので、長時間を要する作業である。したがって、発電機の水素ガスの封入作業、抜き取り作業は安全確実に短時間で行えるように改善することが望まれるところである。
【０００４】
このような観点から、発電機の水素ガスの封入・抜取を行う水素ガス置換作業を、爆発事故等の危険性をなくし、しかも自動的に行うことができる水素ガス置換装置として、例えば特許文献１に示されたものがある。
特許文献１の水素ガス置換装置は、特許文献１の図１に示されているように、発電機等の回転電機に対して水素ガスを供給する水素ガスユニットおよび水素ガスを供給する水素ガス供給ラインと、炭酸ガスまたは窒素ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガスユニットおよび不活性ガスを供給する不活性ガス供給ラインと、空気を供給する空気供給ユニットおよび空気供給ラインと、回転電機中のガスを大気に放出するガス放出ラインと、各供給ラインに設けられた自動弁と、機内のガス圧力を検出するガス圧力検出器と、放出ライン中のガス濃度を検出するガス濃度検出器と、ガス圧力検出器およびガス濃度検出器からの信号に基づいて各ラインに設けた自動弁を開閉制御する制御信号を発生する制御器を備えている。
【０００５】
回転電機の内部点検を行う場合の水素ガスの抜き取り作業は、ガス放出ラインの弁を開き、水素ガスを大気に放出し、圧力が所定値になった時点で炭酸ガス置換動作に入り、炭酸ガスを回転電機内部の下方から機内に供給し、放出ラインから水素ガスを継続して放出し、放出弁から放出されるガスの水素濃度が予め定めた水素ガス濃度以下になったことを検出して水素ガスの炭酸ガス置換が完了する。
【０００６】
次に空気供給ユニットから空気を機内に供給し、ガス放出ラインから機内の炭酸ガスを大気中に放出する。ガス放出ラインの炭酸ガス濃度が十分に低くなれば、空気置換作業が完了する。
【０００７】
回転電機の内部点検が完了して水素ガスを供給する場合のガス置換方法は、機内空気を大気中に放出できるようにガス放出ラインの弁を開口し、炭酸ガスを回転電機内部の下方から機内に供給し、放出ラインから機内空気を継続して放出し、放出弁から放出される空気中の炭酸ガス濃度が予め設定した所定値に達した時点で、水素ガスユニットから水素ガスを供給し、放出ラインの水素ガス濃度が予め設定した所定の水素ガス濃度となった時点で、放出ラインを閉止し、予め設定された所定圧力まで水素ガスを供給し、水素ガスの供給弁を閉止することで水素ガスの封入作業が完了する。
【０００８】
上記のガス置換作業は、機内ガスおよび放出ラインのガス濃度を検出して、制御器により各ラインの電動弁を動作させる構成であり、熟練作業者に頼ることなく、回転電機のガス置換が自動的に行うことができるものである。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２０９８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１の回転電機の水素ガス置換装置は、回転電機の内部点検時に内部に封入された水素ガスを空気に置換する場合に、水素ガスの爆発の危険性を回避するために水素ガス給排気媒体として不活性ガスの炭酸ガスを用い、炭酸ガスにより水素ガスを大気中に放出し、さらに空気により炭酸ガスを大気中に放出することにより、ガス置換が行われている。
しかし、地球温暖化問題の観点から、地球温暖化ガスの大気中への放出規制が強化されているのに対して、特許文献１の回転電機のガス置換装置では、ガス置換時に使用した炭酸ガスは大気中に放出される構成であり、地球温暖化ガスの大気中への放出規制に対応できないという問題点があった。
【００１１】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、発電機内の水素ガス充気状態から空気充気状態へのガス置換、または空気充気状態から水素ガス充気状態へのガス置換時の炭酸ガスを大気中に大量に放出することなく、地球温暖化ガスの排出規制に対応できる発電機の内部ガス置換方法および発電機の内部ガス置換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る発電機の内部ガス置換方法は、水素ガス供給源から発電機内に水素ガスを給気する水素ガス給気ルートと、空気供給源から発電機内に空気を給気する空気給気ルートと、炭酸ガス供給源から上記発電機内に炭酸ガスを給気する炭酸ガス給気ルートと、発電機内の空気または水素ガスを大気中に放出する空気・水素ガス排気ルートと、発電機内から排気された炭酸ガスを回収する炭酸ガス回収槽と、発電機内から排気された炭酸ガスを上記炭酸ガス回収槽に回収する炭酸ガス回収ルートと、水素ガス給気ルート、空気給気ルート、炭酸ガス給気ルート、空気・水素ガス排気ルートおよび炭酸ガス回収ルートにそれぞれ設けられた自動弁と、発電機内の水素ガスおよび炭酸ガスのガス濃度を検出する水素ガス・炭酸ガス濃度検出手段と、発電機内の圧力を検出する圧力検出手段とを備え、発電機内を水素ガス充気状態から空気充気状態へのガス置換は、炭酸ガス給気ルートから炭酸ガスを給気して水素ガスを空気・水素ガス排気ルートから放出し、発電機内ガスが炭酸ガスに置換されたことを検出して、空気・水素ガス排気ルートを閉とし、炭酸ガス回収ルートを開とし、発電機への給気を空気に切り換えて炭酸ガスを炭酸ガス回収槽に回収し、発電機内を空気充気状態から水素ガス充気状態へのガス置換は、炭酸ガス給気ルートから発電機内に炭酸ガスを給気して空気を上記空気・水素ガス排気ルートから放出し、発電機内ガスが炭酸ガスに置換されたことを検出して、空気・水素ガス排気ルートを閉とし、上記炭酸ガス回収ルートを開とし、発電機への給気を空気に切り換えて炭酸ガスを炭酸ガス回収槽に回収するように自動弁を操作し、回収された炭酸ガスは、次工程のガス置換に繰り返し利用する方法である。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、発電機内の水素ガス充気状態から空気充気状態へのガス置換、または空気充気状態から水素ガス充気状態へのガス置換時に使用した炭酸ガスを大気中にほとんど放出することがなく、地球温暖化ガスの排出規制に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
水素冷却式発電機の運転開始時の水素ガスの封入および定期点検時の水素ガスの抜き取りおよび封入作業は、水素ガスと空気が混合することがないように、炭酸ガスを用い、水素ガス充填時には、空気→炭酸ガス→水素ガスの順序でガス置換し、また、水素ガスの抜き取り時には、水素ガス→炭酸ガス→空気の順でガス置換することにより水素ガスの封入または抜き取りが行われているが、水素ガスの給排気時に使用された炭酸ガスはガス置換の都度大気中に放出され、地球温暖化ガスの排出規制に対応できない問題点を解消するものである。
【００１５】
通常、火力発電所における発電プラントの発電ユニットの構成は、発電機１台で発電ユニットが構成される場合と、コンバインドサイクル発電のように複数の発電機で発電ユニットが構成される場合がある。発電プラントの据付時の水素ガス封入、定期点検時には水素ガスの抜き取り作業、封入作業が行われるが、発電ユニットの構成が複数の発電機で構成されるコンバインドサイクル発電プラントでは、複数の発電機を同時期に停止し、発電機内部のガス置換も複数台が同時に行われる。
【００１６】
図１は実施の形態１の発電機の内部ガス置換装置の構成図である。
図１の構成は、発電プラントがコンバインドサイクル発電のように複数の水素冷却式発電機を想定した構成図であり、No１軸発電機、No２軸発電機・・NoＮ軸発電機は発電ユニットを構成する各発電機の号数を示すものであり、ガス置換時には複数の発電機が同時に停止することを想定したものである。
炭酸ガスは、水素ガス、空気に比較して重いので、水素ガスおよび空気を給排気する給排気口が発電機内部の上部に配置され、炭酸ガスの給排気口は、発電機の下部に配置されている。
発電機のガス置換は発電機毎に個別に実施できるように、水素ガス、空気の給排気、およびガス置換を制御する制御装置は発電機毎に装備され、炭酸ガスの供給源は各発電機に共用できるように構成されている。
【００１７】
各発電機１には、水素ガスを供給する水素ガス供給源２、空気を供給する空気供給源３を備え、水素ガス供給源２と発電機１との間は手動弁２１、水素ガス給気管２２、自動弁２３、水素ガス給排気管２４を直列接続して発電機１の水素ガス・空気給排気口１ａに接続され、空気供給源３は空気供給管３２により自動弁３１を介して水素ガス給気管２２の自動弁２１と自動弁２３の間にＴ分岐接続され、水素ガス供給ルート２０は２から２１、２２、２３、２４のルートで構成され、空気供給ルートは３から３１、３２、２２、２３、２４のルートで構成されている。
発電機１の機内ガスを放出する空気・水素ガス放出管５３は、空気・水素ガス給排気管２４の自動弁２３と発電機１の間からＴ分岐し、自動弁５１、５２を介して接続され、放出口５３ａが発電所外部に開口した状態で配置され、空気・水素ガス排気ルート５０は１から２４、５１、５２、５３で構成されている。
【００１８】
炭酸ガスを複数の発電機に供給する炭酸ガス供給源４を配置し、炭酸ガス供給源４から手動弁４１を介し炭酸ガス給気管４２、炭酸ガス連通管４３、自動弁４４、炭酸ガス給排気管４５が直列状態に接続され、発電機１の炭酸ガス給排気口１ｂに接続されて炭酸ガス給気ルート４０が構成されている。炭酸ガス連通管４３は各発電機の炭酸ガスを給気する自動弁４４の相互間を連通するように接続していずれの発電機１にも炭酸ガスが給気できるようになっている。
炭酸ガスの回収ルート６０は、炭酸ガス給排気管４５からＴ分岐して炭酸ガス回収管６５を接続し、炭酸ガス回収連通管６３、炭酸ガス回収管６２、自動弁６１を直列接続して炭酸ガス回収槽７０に至るルートで接続している。炭酸ガス回収連通管６３は各発電機の炭酸ガスを回収する自動弁６４の相互間を連通するように接続していずれの発電機１からも回収できるようになっている。
炭酸ガス回収槽７０からは自動弁６７を介して炭酸ガス連通管４３に接続され、回収した炭酸ガスがいずれの発電機１にも給気できるようになっている。
【００１９】
炭酸ガス回収槽７０は、密閉容器７０ａを筒状の胴部の両端を閉止した構成とし、この密閉容器７０ａの内周面に外周部が接して上下方向に移動することにより、その下方が容積変化に対応できる炭酸ガス回収空間を形成する可動仕切板７０ｂを配置した構成である。可動仕切板７０ｂの外縁部は、密閉容器７０ａの内周面に接して炭酸ガスが流通しないように構成し、巻き上げ装置７０ｃにより上下する構成となっている。密閉容器７０ａの上部に排気口７０ｄを備え、可動仕切板７０ｃの上部空間が外気と通気するようになっている。可動仕切板７０ｂには炭酸ガス回収空間と上部空間を連通できるように弁７０ｅが取り付けられている。可動仕切板７０ｂは、適正な重量で製作し、ガス封入時に適当な圧力が得られるよう構成され、巻き上げ装置７０ｃを動作させることで、回収するときおよび給気するときの圧力が調整できる。
【００２０】
発電機内部の水素ガス濃度、炭酸ガス濃度は濃度検出管８１で、また機内圧力は圧力検出管８２で発電機１からガス濃度・圧力検出装置８０に導かれ電気信号に変換して検出され、信号線８３でガス置換制御装置９０に接続される。
ガス置換制御装置９０は、ガス濃度・圧力検出装置８０の検出値に基づいて、給気ガスの給気ルートを切替え給排気の制御を自動的に行うようになっている。
【００２１】
上記の構成において、例えば、No１軸発電機の運転開始するときの空気充気状態から水素ガスを封入して空気充気状態にガス置換するときは、まず、炭酸ガス供給源４の手動弁４１を開き、ガス置換制御装置９０により、空気・水素ガス排気ルート５０の自動弁５１、５２を開き、自動弁２３、３１、６４、６６は閉とし、自動弁４４を開として、発電機１内の空気を空気・水素ガス排気ルート５０から排気しながら炭酸ガスを給気する。発電機１内の炭酸ガス濃度および圧力を監視し、発電機１内の炭酸ガス濃度が所定の値に達した時点で、自動弁４４、５１を閉じ、炭酸ガス供給源４の手動弁４１を閉じ、水素ガス給気ルート２０の手動弁２１を開き、自動弁２３を開き、炭酸ガス回収ルート６０の自動弁６４、６１を開として、水素ガスを発電機１内に給気しながら、炭酸ガスを炭酸ガス回収ルート６０から炭酸ガス回収槽７０に回収する。ガス濃度検出センサの検出した炭酸ガス濃度が所定の値に低下した時点で、自動弁６１を閉とし、自動弁６６、５２を開として、放出ルート５０からしばらくガスを放出する。発電機１内の水素ガス濃度が所定の値になると、自動弁６４、６６を閉じ、発電機１内の水素ガス圧力を所定の圧力に封入して自動弁２３を閉じ、手動弁２１を閉じて水素ガス封入が終了する。
【００２２】
また、発電機１が水素ガス充気状態から発電機１内を空気充気状態にガス置換する場合で炭酸ガス回収槽７０に炭酸ガスが回収されており、この回収炭酸ガスを使用する場合について説明する。
まず、炭酸ガス供給源４の手動弁４１は閉とし、ガス置換制御装置９０により、空気・水素ガス排気ルート５０の自動弁５１、５２を開いて水素ガス・空気排気ルート５０から発電機内１の水素ガスを大気圧状態にまで放出し、自動弁２３、６１、６４、６６は閉状態を維持し、自動弁４４、６７を開として、炭酸ガス回収槽７０の回収炭酸ガスを発電機１内に給気して発電機１内の水素ガスを空気・水素ガス排気ルート５０から排出する。
発電機１内の炭酸ガス濃度および圧力を監視し、発電機１内の炭酸ガス濃度が所定の値に達した時点で、自動弁４４、５１、６７を閉じ、空気供給源３の自動弁３１を開き、自動弁２３を開いて発電機１内に空気を空気供給ルート３０から給気し、炭酸ガス回収ルート６０の自動弁６４、６１を開いて発電機内の炭酸ガスを炭酸ガス回収槽７０に回収する。発電機１内の炭酸ガス濃度が所定の値以下になった時点で自動弁６１を閉じて炭酸ガスの回収を止め、炭酸ガス回収ルート６０と水素ガス・空気排気ルート５０との間の自動弁６６を開いて発電機１内に空気の給気を続け、発電機内が空気の状態（酸素濃度１８％）になると水素ガスから空気へのガス置換が完了する。
【００２３】
以上のように発電機１の水素ガスの封入、または水素ガスから空気の状態に置換するガス置換に使用する炭酸ガスを炭酸ガス回収槽７０に回収するようにしたことにより、従来のガス置換方法で、大気中に放出していた炭酸ガスがほとんど放出することなく回収してガス置換が行えるようになり、地球温暖化ガスの排出規制に対応できるガス置換が可能となる。
【００２４】
実施の形態２．
実施の形態１では、炭酸ガスの回収槽は密閉容器内にガス仕切り板を配置した構成としたが、実施の形態２は、炭酸ガス回収槽の構成をベローズ式としたものである、
実施の形態２の炭酸ガス回収槽７１の構成を図２に示す。
この構成は、一方が封止されたベローズ７１ａ、７１ｂの開口側を対向させて密封し、その内部を炭酸ガス回収空間としたものである。ベローズ７１ａ、７１ｂは図示のように伸縮方向を水平に配置し、巻き上げ装置７１ｃから伸縮方向にワイヤをかけ、炭酸ガスの給気時に回収空間の容積変化があっても一定の圧力が加えられるように構成されている。  炭酸ガス回収槽７１には内部ガスを排出するガス排気弁７１ｄを介して外気に放出する放出管７１ｅが設けられている。
【００２５】
このように構成したことにより、炭酸ガスの回収量が減少しても一定の給気圧力が加えられるので、回収炭酸ガスの給気を円滑に行うことができる。また、回収炭酸ガスがないときには、長さが短くなり、収容面積が小さくなる。
【００２６】
実施の形態３．
実施の形態１の炭酸ガス回収槽は、密閉容器内にガス仕切り板を配置した構成としたが、実施の形態３は、炭酸ガス回収槽の構成を密閉容器内に可とう性材料で袋状に形成したガス仕切隔膜を密閉容器内部に配置し、ガス仕切隔膜の内側にガスを給気して圧力を加えるように構成したものである。
図３は実施の形態３の炭酸ガス回収槽の構成図である。
この構成は、密閉容器７２ａの内部に可とう性材料により袋状に形成したガス仕切隔膜７２ｂを配置し、このガス仕切隔膜７２ｂの内側に外部から加圧ガスが給気できるようにガス加圧弁７２ｃを設け、さらにガス仕切隔膜７２ｂの内部ガスを放出する放出弁７２ｆと放出管７２ｇを設けている。
外部からガス仕切隔膜７２ｂの内部を加圧する圧縮空気、窒素ガスなどの加圧ガス供給源７２ｄを配置し、加圧ガス供給源７２ｄの手動弁７２ｅを介してガス加圧弁７２ｃに接続している。ガス仕切隔膜７２ｂの内部ガスはガス加圧弁７２ｃおよびガス放出弁７２ｆを介してガス放出管７２ｇから放出されるように構成している。密閉容器７２ａには内部ガスが放出できるように放圧弁７２ｈおよび放圧管７２ｉを設けている。
【００２７】
この構成における炭酸ガスの回収は、まず、ガス仕切隔膜７２ｂの内部に加圧ガスを給気して膨らませて密閉容器７２ａ内のガス回収空間容積が最も小さくなった状態にしておき、自動弁６１を開くと回収できる状態になり、ガス加圧弁７２ｃおよびガス放出弁７２ｆを開状態としておく。この状態で炭酸ガスを給気すると、ガス仕切隔膜７２ｂの内容積が小さくなり炭酸ガス回収空間が大きくなって回収される。
【００２８】
回収した炭酸ガスを排出して発電機１内に給気するときは、加圧ガス供給源７２ｄから手動弁７２ｅを開として、自動弁７２ｃが開となることにより、ガス仕切隔膜７２ｂが膨らんで回収炭酸ガスが自動弁６７から発電機１に給気される。
【００２９】
このように密閉容器７２ａ内にガス仕切隔膜７２ｂを配置したガス回収槽７２を構成すると、炭酸ガス回収槽７２の内部が炭酸ガス空間となり、加圧ガス空間とは完全に分離され、任意の圧力に調整できるので、炭酸ガスの回収、回収炭酸ガスの給気が円滑になる。
【００３０】
実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態１における炭酸ガス回収槽を、発電機の設置建屋基礎の地下ラフト筐体の一部を密閉状態に区画し、実施の形態１の図１の炭酸ガス回収槽７０と同様にガス仕切り板を配置した炭酸ガス回収空間としたものである。
図４に実施の形態４の炭酸ガス回収槽の構成を示す。
この構成は、発電機の設置建屋基礎の地下ラフト筐体の一部を密閉可能な状態に形成し、その内壁面は垂直方向に平行で精度よく仕上げて密閉室を形成し、これを炭酸ガス回収空間７３とし、この炭酸ガス回収空間７３の側壁内面７３ａをガスが漏気しないように仕上げておき、その側壁内面７３ａに、外周部が接して上下方向に移動する可動ガス仕切板７３ｂを配置し、その下方がガス回収空間７３となり、可動ガス仕切板７３ｂが上下することで、ガス回収空間７３の容積変化に対応できる構成となる。可動仕切板７３ｂの外周は、側壁内面７３ａの内面に接して炭酸ガスが流通しないように構成し、巻き上げ装置７３ｃにより可動ガス仕切板７３ｂを上下する構成となっている。炭酸ガス回収空間７３の上部に排気口７３ｅを配置し、可動仕切板７３ｂの上部空間が外気と通気するようになっている。可動仕切板７３ｂには炭酸ガス回収空間７３と上部空間を連通できるように弁７３ｄを設けている。可動仕切板７３ｂは、適正な重量で製作し、ガス封入に適当な圧力が得られるよう構成しておくと、巻き上げ装置７３ｃを動作させることで回収容積が容易に調整できる。
【００３１】
このように発電機の設置建屋基礎の地下ラフト筐体の一部を利用して炭酸ガス回収空間を形成すると、発電機の設置建屋の空間が有効に活用され、炭酸ガス回収槽の設置場所の確保が不要となり、地球温暖化ガスの排出規制に容易に対処することができる。
【００３２】
実施の形態５．
実施の形態５は、実施の形態４と同様に、発電機の設置建屋基礎の地下ラフト筐体の一部を密閉状態に区画して炭酸ガス回収槽としたものである。
図５に実施の形態５の炭酸ガス回収槽の構成を示す。
この構成は、発電機の設置建屋基礎の地下ラフト筐体の一部を密閉状態に形成し、その側壁内面７４ａの高さ方向の中間位置に、可とう性のシート状材料で形成したガス仕切隔膜７４ｂの外縁部を密閉できるように固着し、その下方が炭酸ガス回収空間７４となり、ガス仕切隔膜７４ｂの上部は、外部と通気するように放圧管７４ｃが設けられている。ガス仕切隔膜７４ｂは回収される炭酸ガス量に応じて矢印の方向に床面から天井面の間を上下することで回収された炭酸ガスの圧力が大気圧の状態で容易に回収できる。
【００３３】
この構成において、回収炭酸ガスを給気するときに加圧が必要な場合は、ガス仕切隔膜７４ｂの内部に窒素または空気圧を加えることで、炭酸ガスの給気圧力を調整することができる。この場合は側壁内面７４ａの強度とのかね合いがあるので、あまり高くすることはできない。
【００３４】
この構成においても、実施の形態４と同様に、発電機の設置建屋の空間が有効に活用され、炭酸ガス回収槽の設置場所の確保が必要でなくなる。地球温暖化ガスの排出規制に対処することができる。
【００３５】
実施の形態６．
実施の形態１〜５では、回収する炭酸ガス圧力は、大気圧の状態で回収する構成であったが、大気圧の状態で回収すると発電機の内部空間の容積は非常に大きくなるので炭酸ガス回収槽も大きなものが必要となり、配置する場所の確保が困難となる問題点が潜んでいる。
実施の形態６は、回収した炭酸ガスの容積が小さくなるように圧縮して回収する実施の形態である。
【００３６】
図６は実施の形態６の発電機の内部ガス置換装置の構成図である。この構成は、実施の形態１の図１の構成の炭酸ガス回収槽を高圧力に耐えるように構成し、回収する炭酸ガスは圧縮機により高圧力に圧縮して炭酸ガス回収槽に回収するようにしたものであり、その他の部分は実施の形態１の図１と同一である。
【００３７】
炭酸ガスを回収する部分は、炭酸ガス回収連通管６３から分岐してガス回収ルートの自動弁６８を介してガス圧縮機７６を接続し、さらに自動弁６１を介して炭酸ガス回収槽７５に接続している。炭酸ガス回収槽７５は、回収する炭酸ガスの圧力に耐えるように構成し、放圧弁７５ａを介して放圧管７５ｂを取り付けている。回収した炭酸ガスは自動弁６７から炭酸ガス連通管４３を介して発電機１に給気する構成である。
その他の部分は、実施の形態１と同一の構成であり、説明は省略する。
【００３８】
この構成の発電機からの炭酸ガス回収および給気の方法も実施の形態１と同一であるのでこれも説明は省略する。
【００３９】
このように構成すると、回収された炭酸ガスの容積が小さくなり、炭酸ガス回収槽７５の配置面積が小さくなるので、炭酸ガス回収槽の配置位置の確保が容易となる。
【００４０】
この構成の炭酸ガス回収槽は、実施の形態１の構成および実施の形態３の構成の密閉容器を高圧力に耐えるように構成することで実現できる。
【００４１】
実施の形態７．
実施の形態１〜６では、発電機１のガス置換に使用した炭酸ガスを炭酸ガス回収槽に回収して、回収した炭酸ガスを繰り返し発電機１のガス置換に繰り返し利用する構成であったが、この実施の形態７は、発電プラントの構成が複数台の発電機で１つの発電プラントが構成される場合のように、同時期に複数台の発電機を停止して点検するような場合に適用する実施の形態である。
【００４２】
図７は実施の形態７の発電機の内部ガス置換装置の構成図である。
この構成は、実施の形態１の構成の炭酸ガス回収槽を排除した構成であり、水素ガス給気ルート、空気給気ルート、炭酸ガス給気ルート、空気・水素ガス排気ルートは実施の形態１と同様に構成している。
この構成における発電機は、例えば、発電プラントがコンバインドサイクル発電のように複数の水素冷却式発電機を想定したものであり、No１軸発電機１、No２軸発電機１・・NoＮ軸発電機１は発電ユニットを構成する各発電機１の号数を示し、ガス置換時には複数の発電機１が同時に停止するものとする。
発電機１のガス置換は、図８に示すように、最初にガス置換する発電機１に給気した炭酸ガスは、排気するときに、次にガス置換する発電機１に給気するように制御するものであり、同時期にガス置換する発電機１に対し同様の操作によって、排気される炭酸ガスを順次次工程の発電機１のガス置換に繰り返し利用する。
【００４３】
各発電機１には、水素ガスを供給する水素ガス供給源２、空気を供給する空気供給源３を備え、水素ガス供給源２と発電機１との間は手動弁２１、水素ガス給気管２２、自動弁２３、水素ガス給排気管２４を直列接続して発電機１の水素ガス・空気給排気口１ａに接続され、空気供給源３は空気供給管３２により自動弁３１を介して空気・水素ガス給気管２２の自動弁２１と自動弁２３の間にＴ分岐接続され、水素ガス供給ルート２０は２から２１、２２、２３、２４のルートで構成され、空気供給ルートは３から３１、３２、２２、２３、２４のルートで構成されている。
発電機１の機内ガスを放出するガス放出管５３は、空気・水素ガス給排気管２４の自動弁２３と発電機１の間からＴ分岐し、自動弁５１、５２を介して接続され、放出口５３ａが発電所外部に開口した状態で配置され、空気・水素ガス排気ルート５０は１から２４、５１、５２、５３で構成されている。
【００４４】
炭酸ガスを複数の発電機１に供給する炭酸ガス供給源４を配置し、炭酸ガス供給源４から手動弁４１を介し炭酸ガス給気管４２、炭酸ガス連通管４３、自動弁４４、炭酸ガス給排気管４５が直列状態に接続され、発電機１の炭酸ガス給排気口１ｂに接続されて炭酸ガス給気ルート４０が構成されている。炭酸ガス連通管４３は各発電機１の炭酸ガスを給気する自動弁４４の相互間を連通するように接続していずれの発電機１にも炭酸ガスが給気できるようになっている。
【００４５】
発電機１内部の水素ガス濃度、炭酸ガス濃度は濃度検出管８１で、また機内圧力は圧力検出管８２でガス濃度・圧力検出装置８０に導かれ電気信号に変換して検出され、信号線８３でガス置換制御装置９０に接続される。
ガス置換制御装置９０は、ガス濃度・圧力検出装置８０の検出値に基づいて、給気ガス給気ルートを切替え給排気の制御を自動的に行うようになっている。
【００４６】
上記の構成において、例えば、No１軸発電機、Nｏ２軸発電機、Nｏ３軸発電機・・・のの据付後に水素ガスを給気する場合について説明する。
Nｏ１軸発電機１の炭酸ガス給気ルート４０および水素ガス・空気排気ルート５０を確保し、Nｏ１軸発電機１の空気を排気しながら炭酸ガスを給気する。発電機１内の炭酸ガス濃度が所定の値になったことが検出されると、炭酸ガス給気ルート４０および水素・空気排気ルート５０を閉とし、水素ガス給気ルート２０を開とし、Nｏ２軸発電機の水素ガス・空気排気ルート５０を開とし、Nｏ１軸発電機１の水素ガス供給ルート２０から水素ガスをNｏ１軸発電機１に供給し、Nｏ１軸発電機の自動弁６４およびNｏ２軸発電機１の自動弁６４を開として、Nｏ１軸発電機１から排出される炭酸ガスをNｏ２軸発電機１に給気しながら、Nｏ２軸発電機１の空気を排気ルートから排気する。Nｏ２軸発電機１の炭酸ガス濃度が予め設定した濃度に達すると、Nｏ２軸発電機１の自動弁６４を閉とし、Nｏ１軸発電機１の水素ガス・空気排気ルートを開とし、しばらく水素ガスの給気を続け、Nｏ１軸発電機１の水素ガス濃度が予め設定した濃度に達するとNｏ１軸発電機１の水素ガス置換が完了する。
【００４７】
Nｏ２軸発電機１の水素ガス置換についても、発電機１の号機番号を繰りあげて同様の手順で水素ガス置換を実行する。同時期にガス置換する最後の号機については、炭酸ガスは大気中に放出する。
【００４８】
発電機１が水素ガス充気状態から空気充気状態への空気ガス置換も上記水素ガスのガス置換の手順で空気と水素ガスを入れ替えた手順で同様に空気へのガス置換を行うことができる。
【００４９】
以上のように、複数の発電機１が同時期にガス置換を炭酸ガス回収槽を設けないで、発電機のガス置換を行う場合は、同時期にガス置換する発電機１の台数に関係なく、炭酸ガスの大気中への放出量は、発電機１の１台分の放出量となり、従来の１台毎に放出する場合に比較して、同時期にガス置換を行う台数分の１に軽減することができ、炭酸ガスの排出量が大幅に少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施の形態１の発電機の内部ガス置換装置の構成図である。
【図２】実施の形態２の炭酸ガス回収槽の構成図である。
【図３】実施の形態３の炭酸ガス回収槽の構成図である。
【図４】実施の形態４の炭酸ガス回収槽の構成図である。
【図５】実施の形態５の炭酸ガス回収槽の構成図である。
【図６】実施の形態６の炭酸ガス回収槽の構成図である。
【図７】実施の形態７の発電機の内部ガス置換装置の構成図である。
【図８】実施の形態７の発電機のガス置換の手順説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  発電機、２  水素ガス供給源、３  空気供給源、４  炭酸ガス供給源、
２０  水素ガス供給ルート、２２  水素ガス給気管、２４  水素ガス給排気管、
３０  空気供給ルート、３２  空気給気管、４０  炭酸ガス給気ルート、
４２  炭酸ガス給気管、４３  炭酸ガス連通管、４５  炭酸ガス給排気管、
５０  空気・水素ガス排気ルート、５３  ガス放出管、６０  炭酸ガス回収ルート、
６２  炭酸ガス回収管、６３  炭酸ガス回収連通管、６５  炭酸ガス回収管、
２１，４１  手動弁、
２３，３１，４４，４５，５１，５２，６１，６４，６６，６７，６８  自動弁、
７０  炭酸ガス回収槽、７１  炭酸ガス回収槽、７２  炭酸ガス回収槽、
７３  炭酸ガス回収空間、７４  炭酸ガス回収空間、７５  炭酸ガス回収槽、
７６  ガス圧縮機、８０  ガス濃度・圧力検出装置、８１  ガス濃度検出管、
８２  圧力検出管、８３  信号線、９０  ガス置換制御装置。
【図１】
2006149040.tif 000003
【図２】
2006149040.tif 000004
【図３】
2006149040.tif 000005
【図４】
2006149040.tif 000006
【図５】
2006149040.tif 000007
【図６】
2006149040.tif 000008
【図７】
2006149040.tif 000009
【図８】
2006149040.tif 000010