(57)【要約】【課題】ガス流量調節器の弁を制御部によって自動に開閉し、ガス流量調節器内部に火炎逆火除去器を設けることで、ブラウンガスが適正な圧力の一定の流量でバーナーに流入されるブラウンガス流量調節器を提供する。【解決手段】ブラウンガスの流量を調節する自動弁２２と、自動弁２２の後端ラインに設けられ、ブラウンガスの流量を測定する流量計２３と、流量計２３の後端ラインに設けられ、ブラウンガスの圧力を測定する圧力測定部２６と、圧力測定部２６から測定結果を入力され、自動弁２２を通過するブラウンガスが一定の流量を維持するように制御する制御部と、圧力測定部２６の後端ラインに設けられ、各ラインの火炎の逆火による損傷を防止する火炎逆火除去器２７とを含む。【選択図】　図２
2004144458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラウンガスが供給される各ラインに設けられ、前記ブラウンガスの流量を調節する自動弁と、
前記自動弁の後端ラインに設けられ、前記各ライン内に流動するブラウンガスの流量を測定する流量計と、
前記流量計の後端ラインに設けられ、前記各ライン内に流動するブラウンガスの圧力を測定する圧力測定部と、
前記圧力測定部から測定結果を入力され、前記自動弁を通過するブラウンガスが一定の流量を維持するように制御する制御部と、
前記圧力測定部の後端ラインに設けられ、各ラインの火炎の逆火による損傷を防止する火炎逆火除去器と、
を含むことを特徴とするブラウンガス流量調節器。
【請求項２】
前記制御部は、
前記圧力測定部から提供された結果値に基づいて各ライン内のブラウンガスの圧力現況をモニタリングし、前記ライン内部の流動するブラウンガスに対する基準圧力値を指定して入力する入力部と、
前記基準圧力値と測定された結果値とを比較し、それに対する誤差を比例、微分および積分の少なくとも一つを用いて計算し、これに基づいて前記各ラインに設けられた前記自動弁の開閉を調節するための演算部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のブラウンガス流量調節器。
【請求項３】
前記基準圧力値は、各ライン当り０．５〜３ｂａｒの圧力範囲に相当することを特徴とする請求項２に記載のブラウンガス流量調節器。
【請求項４】
前記ブラウンガスは、複数個の電解槽でそれぞれ生成され、前記各ラインに供給されることを特徴とする請求項１に記載のブラウンガス流量調節器。
【請求項５】
前記各ラインに供給されたブラウンガスは、各ラインに形成された前記ガス流量調節器を通過して燃焼用バーナーにそれぞれ入力されることを特徴とする請求項１に記載のブラウンガス流量調節器。
【請求項６】
前記自動弁は、空気蓄圧器から提供される空気によって開閉されることを特徴とする請求項１に記載のブラウンガス流量調節器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラウンガス流量調節器に関し、より詳しくは、多数の電解槽からそれぞれ発生されるブラウンガスが常に一定量で燃焼用バーナーに流入されるようにガス流量を調節するブラウンガス流量調節器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラウンガスは、水を電気分解して得られるもので、水素と酸素との含量比が２：１である混合気体である。通常、水を電気分解すると、陰極では水素が、陽極では酸素が得られるが、これらのガスを分離して採集することなく一緒に捕集したものがブラウンガスである。
【０００３】
上記ブラウンガスは、一般の気体とは異なり、燃焼時に、インプロージョン（ｉｍｐｌｏｓｉｏｎ）現象を誘発する独特な性質を有する。即ち、燃焼時に爆発現象を示すことなく、火花が内部に集まりながら焦点を形成し、周辺を真空化する。
【０００４】
その結果、ブラウンガスを燃焼させると、融点の一番高いタングステンも昇華できる程度の超高温が得られる。
【０００５】
また、熱線が外部に放出されなくて放射熱によるエネルギー損失がないため、優れたエネルギー効率を有し、また、それ自体に酸素を含んでいるため、燃焼時に別の酸素供給が不要となる。なお、燃焼生成物として水のみを生成するため、公害汚染問題がないというメリットがある。
【０００６】
このようなブラウンガスは、通常、溶接や焼却システム、または、溶融システムなどの熱源として使用され、一般に、ブラウンガスを用いた溶融システムでは、ブラウンガスのインプロージョン機能を通じて局部的に６０００℃以上の高温を出すことができるため、このような特性を利用して各種廃棄物焼却処理で発生する焼却灰（残灰および飛散灰）などを溶融処理させる。
【０００７】
ブラウンガスが、このように溶融システムなどの熱源として用いられるためには、ブラウンガスの生産手段、捕集手段および点火手段などが必要となる。
【０００８】
図１は、従来のブラウンガスを用いる溶融システムを示すブロック図である。同図に示したように、ブラウンガスを用いる従来の溶融システムは、ブラウンガスを生成する電解槽１０（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｒ）、ブラウンガスに含まれた湿気などを除去して純粋なブラウンガスを捕集するためのデミスター１２（ｄｅｍｉｓｔｅｒ）、ブラウンガスの流量を調節する流量調節器１４、および、ブラウンガスを流入・点火させるバーナー１６などが含まれた燃焼室１８で構成される。
【０００９】
電解槽１０の内部には、多数の正極性（＋）および負極性（−）電解板が交互に取り付けられており、その対応する電解板の間に加えられる電気的エネルギーによって水の電気分解が起こり、このときに発生される酸素と水素とが混合されることで、ブラウンガスが生成される。
【００１０】
また、前述のように多数の電解槽１０で生成されたブラウンガスは、それぞれの電解槽１０の上端から連結されたデミスター１２を通じて捕集される。デミスター１２は、ブラウンガスをそれぞれ生成する多数の電解槽１０の上端に個別に設けられるか、または、生成された全てのブラウンガスを１つのデミスター１２で捕集されるように設けられ、電解槽１０でブラウンガスの生成時に発生される湿気などを除去して純粋なブラウンガスを捕集するようになる。
【００１１】
このように捕集された純粋なブラウンガスは、流量調節器１４を経て燃焼用バーナー１６に送られ、バーナー１６内に設けられたトーチなどによって点火され吐き出されることで、燃焼室１８に流入される各種の焼却灰、即ち、廃棄物の焼却処理で発生される焼却灰（残灰および飛散灰）などが溶融処理される。
【００１２】
焼却灰は溶融処理でスラグになり、前述のように焼却灰が溶融されてスラグ処理されると、焼却灰内の金属成分などが除去され、表面がガラス膜でコートされるため、焼却灰による環境汚染の発生可能性をなくすことができる。但し、ブラウンガスは、火炎の燃焼速度が非常にはやいため、ブラウンガスの供給量が燃焼量に及ばないか、または、ノズルやトーチなどに点火された状態で供給中に火炎が逆流する逆火現象が発生することがある。
【００１３】
ここで、従来のブラウンガス流量調節器１４は、デミスター１２からそれぞれのバーナー１６に連結されるライン毎に流量計および手動弁が設けられた形態であり、作業者は流量計を通じて各ラインの流量を直接目で見て確認し、ブラウンガスの点火に適当な流量が伝達されるように手動弁で直接調節していた。
【００１４】
一般に、ブラウンガスは、ラインを通じて所定の圧力を維持し、点火時に前述のようにインプロージョンを利用して局部的に６０００℃以上の高温を出すことができるため、ブラウンガスは、常に一定の圧力を維持しながらバーナー１６に流入される必要がある。結局、ガス流量調節器１４の機能は、焼却灰の溶融処理において非常に重要な役割を果たすものである。
【００１５】
しかし、従来のガス流量調節器では、流量計および手動弁のみで構成されているため、常時作業者が各ラインに流入されるブラウンガスの圧力をチェックしなければならず、また、一定の圧力を維持するために手動弁を持続的に開閉管理する必要があるため、その正確性が落ちているという短所がある。
【００１６】
また、ブラウンガスが点火された状態で供給中に火炎が逆流される逆火が発生した場合、ブラウンガスの供給される各ラインが損傷されたり、ガス流量調節器が損傷されるという短所がある。
【００１７】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【００１８】
【特許文献１】
特開平２０００−２３５９５２号公報（第４、５頁、図２）。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ガス流量調節器の弁を制御部によって自動に開閉し、ガス流量調節器の内部に火炎逆火除去器を設けることにより、ブラウンガスが適正な圧力の一定した流量でバーナーに流入され、また、ガスの逆火発生による損傷を防止し得るブラウンガス流量調節器を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するためになされたもので、本発明のブラウンガス流量調節器は、ブラウンガスが供給される各ラインに設けられ、前記ブラウンガスの流量を調節する自動弁と、前記自動弁の後端ラインに設けられ、前記各ライン内に流動するブラウンガスの流量を測定する流量計と、前記流量計の後端ラインに設けられ、前記各ライン内に流動するブラウンガスの圧力を測定する圧力測定部と、前記圧力測定部から測定結果を入力され、前記自動弁を通過するブラウンガスが一定の流量を維持するように制御する制御部と、前記圧力測定部の後端ラインに設けられ、各ラインの火炎の逆火による損傷を防止する火炎逆火除去器とが含まれることを特徴とする。
【００２１】
また、前記制御部は、前記圧力測定部から提供された結果値に基づいて各ライン内のブラウンガスの圧力現況をモニタリングし、前記ライン内部の流動するブラウンガスに対する基準圧力値を指定して入力する入力部と、前記基準圧力値と測定された結果値とを比較し、それに対する誤差を比例、微分および積分の少なくとも一つを用いて計算し、それに基づいて前記各ラインに設けられた前記自動弁の開閉を調節するための演算部とが設けられている。なお、前記基準圧力値は、各ライン当り０．５〜３ｂａｒの圧力範囲に相当することを特徴とする。
【００２２】
さらに、前記ブラウンガスは、多数個（複数個）の電解槽でそれぞれ生成され、前記各ラインに供給され、前記各ラインに供給されたブラウンガスは、各ラインに形成された前記ガス流量調節器を通過して燃焼用バーナーにそれぞれ入力され、前記自動弁は、空気蓄圧器から提供される空気によって開閉されることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００２４】
図２は、本発明によるブラウンガス流量調節器の構成を示す平面図（２ａ）、側面図（２ｂ）、正面図（２ｃ）である。
【００２５】
これは、ブラウンガスが熱源として使用される場合、ブラウンガスを生成する電解槽、ブラウンガスに含まれた湿気などを除去し、純粋なブラウンガスを捕集するためのデミスター、ブラウンガスの流量を調節する調節器およびブラウンガスが流入・点火されるバーナーなどを備えた燃焼システムにおけるブラウンガス流量調節器の構成を示すものである。
【００２６】
ブラウンガス流量調節器２０は、図２に示したように、デミスター（図示せず）に捕集された純粋なブラウンガスを多数のラインを通じて燃焼用バーナー（図示せず）に供給するため、それぞれのライン毎に個別に形成されている。但し、図２においては、デミスターから引き出されるライン、即ち、ガス流入口２１を９つとしているが、これに限定されない。
【００２７】
同図に示したように、ブラウンガス流量調節器２０は、ガス流入口２１を介してブラウンガスが供給される各ラインに設けられてブラウンガスの流量を調節する自動弁２２と、この自動弁２２の後端ライン（後端に続くラインをいう、本明細書にて同じ）に設けられて各ライン内に流動するブラウンガスの流量を測定する流量計２３と、流量計２３の後端ラインに設けられて各ライン内に流動するブラウンガスの圧力を測定する圧力測定部２６と、圧力測定部２６から測定の結果を入力されて自動弁２２を通過するブラウンガスが一定の流量を維持するように制御する制御部（図示せず）と、圧力測定部２６の後端ラインに設けられて各ラインの火炎逆火による損傷を防止する火炎逆火除去器２７、２７′とを含み、火炎逆火除去器２７、２７′を通過したブラウンガスは、一定の流量および圧力を維持しながらガス排出口２９から排出され、それぞれのバーナー（図示せず）に流入される。
【００２８】
ここで、前述の前端および後端とは、ブラウンガスが流動される流れを中心にしているもので、構成要素の配置は、本発明の作動に異常がない限り、多少変形され得るのは本発明の属する技術分野の当業者には自明である。
【００２９】
流量計２３は、ブラウンガスが、デミスター（図示せず）から連結された多数のラインにそれぞれ流入されるとき、各ラインに流動されるブラウンガスの流量を測定するものである。なお、流量計２３は、デジタル方式の流量計とアナログ方式の流量計との両方を取り付けることにより、各ラインに流動されるブラウンガスの流量を正確に把握する。
【００３０】
また、流量計２３前端のラインには、自動弁２２が設けられている。なお、自動弁２２は、作業者が手動で開閉するものでなく、空気蓄圧器２８から提供される空気によって自動に開閉されるものであって、この自動弁２２の開閉に応じて流入される各ラインのブラウンガス流量が調節される。
【００３１】
空気蓄圧器２８から提供される空気は、制御部（図示せず）によって制御されるが、制御部は、流量計２３の後端ラインに設けられている圧力測定部２６で測定された各ライン内に流動するブラウンガスの圧力値を入力され、これに基づいて自動弁２２を通過するブラウンガスが一定の流量を維持するように空気蓄圧器２８を通じて自動弁の開閉を制御する。
【００３２】
また、圧力測定部２６は、圧力センサ２５と圧力測定計２４で構成され、制御部は、圧力センサ２５と連結されている。
【００３３】
図３は、本発明のブラウンガス流量調節器の制御部を示すブロック図である。同図に示したように、制御部３０は、圧力測定部２６から提供される結果値によって各ライン内のブラウンガスの圧力現況をモニタリングし、ライン内部の流動するブラウンガスに対する基準圧力値を指定して入力する入力部３２と、基準圧力値と測定された結果値とを比較し、それに対する誤差を比例、微分および積分の少なくとも一つを用いて計算し、これに基づいて各ラインに設けられた自動弁の開閉を調節するための演算部３４とが含まれて構成される。
【００３４】
また、入力部３２としては、一般のパソコンがあげられ、圧力測定部２６から提供される各ライン内部に流動されるブラウンガスの圧力をリアルタイムでモニタリングし、異常の発生したとき、その異常を除去することができる。
【００３５】
一般に、ブラウンガスは、ラインを通じて０．５〜３ｂａｒの圧力を維持し、点火時にインプロージョンを通じて局部的に６０００℃以上の高温を出すことができるため、ブラウンガスは常に前述の一定の圧力を維持しながらバーナーに流入される必要があり、それによって入力部３２では、各ライン当り０．５〜３ｂａｒの圧力範囲に相当する特定の基準圧力値を指定して入力するようになる。
【００３６】
また、入力部３２から入力された基準圧力値および圧力測定部２６から入力された各ライン内のブラウンガスの圧力測定値は、演算部３４に伝達され、演算部３４では、前記基準圧力と測定された結果値とを比較し、それに対する誤差を比例、微分および積分の少なくとも一つを用いて計算する。
【００３７】
なお、演算部３４には、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）が設けられており、ＰＬＣに内蔵された多数のＰＩＤコントロールカードによって比例、微分および積分の少なくとも一つの演算を、各ライン別に提供された測定値と基準圧力値との誤差を計算し、その誤差を減らすように、即ち、各ライン内のブラウンガスの圧力を基準圧力に合わせるように自動弁の開閉を制御する。
【００３８】
制御部の動作についてより詳しく説明すると、以下の通りである。
まず、ライン内に流入されるブラウンガスは、圧力測定部２６を通過するとき、ライン内部の圧力が測定され、この測定された圧力値は、一定の電流信号（ＤＣ４〜２０ｍＡ）に変換され、制御部３０に入力される。このように入力された各ラインの測定値は、入力部３２に表示され、また、入力部３２は、基準電圧値（０．５〜３ｂａｒの特定圧力が変換された電流信号）を生成して上記一定の電流信号と共に演算部に転送させる。
【００３９】
また、演算部３４は、基準電圧値が変換された電流信号と測定圧力が変換された電流信号とを比較し、それに対する誤差値を比例、微分および積分器といった構成に対応するＰＩＤコントロールカードで計算し、これを通じて誤差を減らすように、即ち、各ライン内のブラウンガスの圧力を基準圧力に合わせるように自動弁の開閉を制御し、このとき、自動弁の開閉は、空気蓄圧器２８から提供される空気によって行われる。
【００４０】
即ち、空気蓄圧器２８は、制御部３０、即ち、演算部３４から所定の信号を入力されて自動弁の開閉を調節するものである。
【００４１】
このように制御部によって所定の圧力が維持されながら一定の流量のブラウンガスが各ラインを介してバーナーに供給される場合、バーナーに設けられたノズルやトーチなどによって点火される。
【００４２】
しかし、この場合、ブラウンガスは、火炎の燃焼速度が非常にはやいため、ブラウンガスの供給量が燃焼量に及ばないと、点火された状態で供給中に火炎が逆流する逆火現象が発生するおそれがある。
【００４３】
そこで、本発明では、逆火現象による各ラインなどの損傷を防止するため、火炎逆火除去器２７、２７′が圧力測定部２６の後端ラインに設けられている。
【００４４】
火炎逆火除去器２７、２７′は、ブラウンガスの逆火で発生する火炎を除去するものであり、これは、圧力測定部の後端ラインだけでなく、バーナーのトーチおよびノズル部にも設けられる。
【００４５】
このような本発明によるブラウンガス流量調節器は、ブラウンガスが流動される各ライン毎に個別に設けられているため、いずれかの１つが作動不良となっても、他のガス流量調節器で正常的な作動が可能であり、また、不良なガス流量調節器を取り外して修理することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明のブラウンガス流量調節器によれば、ブラウンガスが常に適正な圧力を維持しながら燃焼用バーナーに流入されるので、手動操作を行うための人力などを減らすことができ、より正確に数値を制御することができるため、ブラウンガスの供給量が燃焼量に及ばない場合に発生する逆火現象を防止し、逆火による損傷をなくすことができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のブラウンガスを用いる溶融システムを示すブロック図である。
【図２】本発明によるブラウンガス流量調節器の構成を示す平面図（２ａ）、側面図（２ｂ）、正面図（２ｃ）である。
【図３】本発明によるブラウンガス流量調節器の制御部を示すブロック図である。
【符号の説明】
２０　ガス流量調節器
２１　ガス流入口
２２　自動弁
２３　流量計
２４　圧力測定計
２５　圧力センサ
２６　圧力測定部
２７、２７′火炎逆火除去器
２８　空気蓄圧器
２９　ガス排出口
３０　制御部
３２　入力部
３４　演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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