(57)【要約】【課題】冷却水配管を内圧上昇の発生しにくい正常な状態に維持運転するために冷却水配管を適切に診断し保守点検に役立てられること。【解決手段】グリコール系冷媒を含有する冷却水の流通する冷却水配管を、冷却水配管内の残留ガス成分を分析することにより、窒素酸化物が検出されず、一酸化炭素が検出される場合、冷却水配管に異常加熱による内圧上昇の虞があると診断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリコール系冷媒を含有する冷却水の流通する冷却水配管の診断方法であって、
冷却水配管内の残留ガス成分を分析し、窒素酸化物が検出されず、一酸化炭素が検出される場合、冷却水配管に異常加熱による内圧上昇の虞があると診断する冷却水配管の診断方法。
【請求項２】
前記冷却水配管がエンジンの燃焼室に隣接して設けられるヘッドブロック内に形成されるプラグホルダ冷却流路を含むものであり、
前記プラグホルダ冷却流路から前記燃焼室に貫通形成されるプラグホルダ取付部に、プラグホルダが点火プラグの点火点を前記燃焼室内に臨ませる配置で、パッキンを介して取り付けられ、前記プラグホルダが前記プラグホルダ冷却流路を流通する冷却水により冷却される構成であり、
前記冷却水配管内の残留ガス成分を分析し、窒素酸化物が検出される場合、前記プラグホルダの据え付け不良による内圧上昇の虞があると診断する請求項１に記載の冷却水配管の診断方法。
【請求項３】
前記冷却水配管内の残留ガス成分を分析し、窒素酸化物および一酸化炭素がともに検出されない場合、冷却水配管内のガス抜き不良による内圧上昇の虞があると診断する請求項１または２に記載の冷却水配管の診断方法。
【請求項４】
グリコール系冷媒を含有する冷却水の流通する、エンジンの燃焼室に隣接して設けられるヘッドブロック内に形成されるプラグホルダ冷却流路を含み、
前記プラグホルダ冷却流路から前記燃焼室に貫通形成されるプラグホルダ取付部に、プラグホルダが点火プラグの点火点を前記燃焼室内に臨ませる配置で、パッキンを介して取り付けられ、前記プラグホルダが前記プラグホルダ冷却流路を流通する冷却水により冷却される構成のプラグホルダ冷却水配管の保守点検方法であって、
前記プラグホルダ冷却水配管内の残留ガス成分を分析し、
窒素酸化物が検出された場合、前記プラグホルダの据え付けを点検し、
窒素酸化物が検出されず一酸化炭素が検出された場合に、前記プラグホルダ冷却水配管の異常加熱を点検し、
窒素酸化物および一酸化炭素がともに検出されない場合、前記プラグホルダ冷却水配管内のガス抜き不良を点検する、
プラグホルダ冷却水配管の保守点検方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリコール系冷媒を含有する冷却水の流通する冷却水配管の診断方法に関し、エンジンの燃焼室に隣接して設けられるヘッドブロック内に形成されるプラグホルダ冷却流路を含むプラグホルダ冷却水配管の保守点検方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、コジェネレーションシステムなどで用いられるガスエンジンや、副室式ディーゼル機関では、冷却水配管として、ヘッドブロック内に形成されるプラグホルダ冷却流路を含むプラグホルダ冷却水配管を備え、その冷却水配管に冷却水を流通させて冷却運転することが行われている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、冷却水配管は、冷却水をエンジンの燃焼室に隣接して設けられるヘッドブロック等の冷却対象部で熱交換した後、放熱部で冷却され、再度冷却対象部に流通する密閉循環回路を流通するように構成されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−０９１３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
密閉循環回路を採用しているエンジンでは、冷却水配管の内圧が上昇する問題が生じることがある。燃焼ガスが冷却水配管にリークしている場合には、内圧が異常に上昇し配管を破損するおそれがあるため、エンジン保護のために冷却水圧力上昇異常の故障警報が備わっている。
一方、圧力上昇の要因は、燃焼ガスリーク以外にも考えられるため、冷却水圧力上昇異常の故障が発生した場合には、原因を速やかに特定し、早期にエンジンを復旧することが求められている。
【０００６】
そこで、本発明は上記実状に鑑み、冷却水配管を内圧上昇の発生しにくい正常な状態に維持運転するために、冷却水配管を適切に診断し保守点検に役立てる技術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】
【０００７】
〔構成１〕
上記目的を達成するための本発明の冷却水配管の診断方法の特徴構成は、
グリコール系冷媒を含有する冷却水の流通する冷却水配管の診断方法であって、
前記冷却水配管内の残留ガス成分を分析し、窒素酸化物が検出されず、一酸化炭素が検出される場合、冷却水配管に異常加熱による内圧上昇の虞があると診断する点にある。
【０００８】
〔作用効果１〕
本発明者らは、グリコール系冷媒を含有する冷却水が長期にわたって用いられている冷却水配管で、内圧上昇傾向があるものについて、冷却水配管内の残留ガス成分を分析したところ、その残留ガス成分内に一酸化炭素が検出される場合があることを明らかにした。本発明は、この知見に基づくものである。なお、本発明においてガスが「検出される」とは、通常環境で存在しうる下限濃度を超えて、明らかに高濃度となっていることが認められる場合をいい、たとえばガスセンサの感度特性より、ガスが検出下限を超えて高濃度になったことにより明らかな高濃度であると認めることができる。例えば、一酸化炭素をガスセンサにより検知する場合、このような濃度として１０ｐｐｍを挙げることができる。
【０００９】
すなわち、グリコール系冷媒は、熱分解により一酸化炭素を生成すると考えられるので、残留ガス成分内に一酸化炭素が検出される状況では、冷却水配管内に異常加熱が生じやすくなっている環境になっているものと考えられ、一酸化炭素が検出される場合、冷却水配管に異常加熱による内圧上昇の虞があると診断することができる。
【００１０】
上述の異常加熱の発生する要因については明らかではないが、たとえば、以下のように考えることができる。
【００１１】
グリコール系冷媒の過熱分解する温度は通常１１０℃以上と考えられる。冷却水配管で１１０℃に達する部分は通常存在しないのであるが、冷却水配管と冷却すべき熱源側とを仕切る伝熱壁に接する冷却水配管内において、何らかの形でスラッジが膜状に蓄積すると、冷却水が伝熱壁を十分に冷却しきれなくなる。さらにスラッジがたまると、冷却不十分な伝熱壁が過熱状態となり、伝熱壁とスラッジの間で気泡が発生する。気泡の断熱効果も重なり、さらに伝熱壁が１１０℃を超える過熱状態となるころには、グリコール系冷媒熱分解による一酸化炭素が気泡に含有されるとともに、気泡が成長して大気泡を形成するようになる。このような大気泡は、スラッジの膜をはがしながら冷却水中に放出され、密閉回路内の圧力を上昇させると考えられる。
【００１２】
また、窒素酸化物が検出されないことから、後述の他の要因による内圧上昇の虞があると認められるものではない。したがって、上記構成によると、一酸化炭素の検出をもって、冷却水配管内に異常加熱箇所が存在し、異常加熱による内圧上昇の虞があるものと推定できるのである。
【００１３】
〔構成２〕
また、前記冷却水配管がエンジンの燃焼室に隣接して設けられるヘッドブロック内に形成されるプラグホルダ冷却流路を含むものであり、
前記プラグホルダ冷却流路から前記燃焼室に貫通形成されるプラグホルダ取付部に、プラグホルダが点火プラグの点火点を前記燃焼室内に臨ませる配置で、パッキンを介して取り付けられ、前記プラグホルダが前記プラグホルダ冷却流路を流通する冷却水により冷却される構成である場合、
前記冷却水配管内の残留ガス成分を分析し、窒素酸化物が検出される場合、前記プラグホルダの据え付け不良による内圧上昇の虞があると診断することができる。
【００１４】
〔作用効果２〕
冷却水配管がエンジンの燃焼室に隣接して設けられるヘッドブロック内に形成されるプラグホルダ冷却流路を含むものであり、
プラグホルダ冷却流路から燃焼室に貫通形成されるプラグホルダ取付部に、プラグホルダが点火プラグの点火点を燃焼室内に臨ませる配置で、パッキンを介して取り付けられ、プラグホルダがプラグホルダ冷却流路を流通する冷却水により冷却される構成である場合、
プラグホルダ取付部の据え付け不良等の理由により、プラグホルダ取付部に設けられるパッキンによるシール性が十分でないと、そのプラグホルダ取付部を介して燃焼室内のガスがプラグホルダ冷却流路に侵入する虞が生じる。
このようにして、燃焼室内のガスがプラグホルダ冷却流路に侵入すると、燃焼室内のガスの侵入に基づき、プラグホルダ冷却流路を含む冷却水配管内の内圧が上昇する。冷却水配管内の内圧の上昇は冷却水配管内の残留ガス成分に燃焼室内のガスが含まれていることを検知することによって、燃焼室内のガスの侵入に基づくものであることを確認することができる。すなわち、冷却水配管内の残留ガス成分に燃焼室内のガスの代表的成分である窒素酸化物が含まれていることを検出することにより、プラグホルダの据え付け不良による内圧上昇の恐れがあることを知ることができる。上記構成によると、窒素酸化物の検出をもって、プラグホルダの据え付け不良箇所が存在し、内圧上昇の虞があるものと推定できるのである。なお、窒素酸化物および一酸化炭素の両方が含まれていることを検出した場合であっても、プラグホルダの据え付け不良と推定することもできる。
【００１５】
〔構成３〕
また、前記冷却水配管内の残留ガス成分を分析し、窒素酸化物および一酸化炭素がともに検出されない場合、冷却水配管内のガス抜き不良による内圧上昇の虞があると診断することができる。
【００１６】
〔作用効果３〕
先の構成によると、冷却水配管内の残留ガス成分からの一酸化炭素の検出（窒素酸化物の検出なし）をもって、冷却水配管内に異常加熱箇所が存在し、異常加熱による内圧上昇の虞があるものと推定でき、冷却水配管内の残留ガス成分からの窒素酸化物の検出をもって、プラグホルダの据え付け不良箇所が存在し、内圧上昇の虞があるものと推定できるが、いずれの場合でもないが、冷却水配管内の内圧上昇傾向が観測される場合がある。このような場合、異常加熱でもプラグホルダの据え付け不良でもないわけであるから、冷却水配管内のガス抜き不良による内圧上昇と判断することができる。すなわち、窒素酸化物および一酸化炭素がともに検出されないことにより、冷却水配管内のガス抜き不良による内圧上昇の虞があるものと推定できるのである。
【００１７】
〔構成４〕
また、上記目的を達成するための本発明のプラグホルダ冷却水配管の保守点検方法の特徴構成は、
グリコール系冷媒を含有する冷却水の流通する、エンジンの燃焼室に隣接して設けられるヘッドブロック内に形成されるプラグホルダ冷却流路を含み、
前記プラグホルダ冷却流路から前記燃焼室に貫通形成されるプラグホルダ取付部に、プラグホルダが点火プラグの点火点を前記燃焼室内に臨ませる配置で、パッキンを介して取り付けられ、前記プラグホルダが前記プラグホルダ冷却流路を流通する冷却水により冷却される構成のプラグホルダ冷却水配管の保守点検方法であって、
前記プラグホルダ冷却水配管内の残留ガス成分を分析し、
窒素酸化物が検出された場合、前記プラグホルダの据え付けを点検し、
窒素酸化物が検出されず一酸化炭素が検出された場合に、プラグホルダ冷却水配管の異常加熱を点検し、
窒素酸化物および一酸化炭素がともに検出されない場合、プラグホルダ冷却水配管内のガス抜き不良を点検することにある。
【００１８】
〔作用効果４〕
グリコール系冷媒を含有する冷却水の流通するエンジンの燃焼室に隣接して設けられるヘッドブロック内に形成されるプラグホルダ冷却流路を含むプラグホルダ冷却水配管であり、プラグホルダ冷却流路から燃焼室に貫通形成されるプラグホルダ取付部に、プラグホルダが、点火プラグの点火点を燃焼室内に臨む配置で、パッキンを介して取り付けられ、プラグホルダがプラグホルダ冷却流路を流通する冷却水により冷却される構成である場合、内圧上昇の原因としては、少なくとも異常加熱、プラグホルダの据え付け不良、ガス抜き不良の３通りの原因が想定される。
【００１９】
ここで、プラグホルダ冷却水配管内の残留ガス成分を分析したときに、窒素酸化物が検出された場合、プラグホルダの据え付け不良による内圧上昇の虞があるから、プラグホルダの据え付けを点検することにより、プラグホルダ冷却水配管内の内圧上昇の原因を排除して、プラグホルダ冷却水配管をより正常に利用することができる。具体的には、プラグホルダを取り付けるパッキンを交換する、プラグホルダの当たり面の清掃、などの保守を行うことができる。
また、窒素酸化物が検出されず一酸化炭素が検出された場合、異常加熱による内圧上昇の虞があるから、プラグホルダ冷却水配管の異常加熱を点検することにより、プラグホルダ冷却水配管内の内圧上昇の原因を排除して、プラグホルダ冷却水配管をより正常に利用することができる。具体的には、プラグホルダ冷却水配管内を清浄に清掃する、冷却水をスラッジの発生しにくいものに交換する、などの保守を行うことができる。
また、窒素酸化物および一酸化炭素がともに検出されない場合、プラグホルダ冷却水配管内のガス抜き不良による内圧上昇の虞があるから、プラグホルダ冷却水配管内のガス抜き不良を点検することにより、プラグホルダ冷却水配管内の内圧上昇の原因を排除して、プラグホルダ冷却水配管をより正常に利用することができる。具体的には、冷却水配管内の残留ガス成分のガスだまりからガス抜きを行い、冷却水配管内の内圧を低く維持する、などの保守を行うことができる。
【００２０】
なお、窒素酸化物および一酸化炭素がともに検出される場合は、さらなる解析が必要な場合もあり得るが、少なくとも、プラグホルダの据え付け不良による内圧上昇の虞があるから、プラグホルダの据え付けを点検することができる。さらに、異常加熱による内圧上昇の虞も考慮して、冷却水配管の異常加熱を点検してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
したがって、冷却水配管の異常内圧の原因を容易に特定でき、点検作業の効率化を図ることができるとともに、冷却水配管を内圧上昇の発生しにくい正常な状態に維持運転するために冷却水配管を適切に診断し保守点検に役立てられるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ガスエンジンのヘッドブロックおよびプラグホルダ冷却水配管を示す概略図
【図２】プラグホルダ冷却水配管の保守点検方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明にかかる実施形態の冷却水配管の診断方法およびプラグホルダ冷却水配管（以下単に冷却水配管という場合もある）の保守点検方法を説明する。なお、以下に好適な実施形態を記すが、これら実施形態はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。
【００２４】
〔ガスエンジンのヘッドブロック〕
図１に示すように、ガスエンジンＧには、シリンダブロックＣにピストンＰが上下動自在に挿入されており、ピストンＰの上方にはヘッドブロックＨとシリンダブロックＣとに囲まれて燃焼室Ｂが形成されている。一方、上記ヘッドブロックＨには、上記燃焼室Ｂに臨ませる態様で、吸気ポートＩｎおよび排気ポート（図外）が形成され、これら吸気ポートＩｎおよび排気ポートには、吸気弁や排気弁が各々設けられている。
【００２５】
また、ヘッドブロックＨには、点火プラグ１０の装着されたプラグホルダ１が設けられており、このプラグホルダ１は、ヘッドブロックＨの略中央部に貫通形成されたプラグホルダ取付部１１に嵌入固定されている。ここでプラグホルダ１は、点火点を燃焼室Ｂ内に臨ませる配置で、パッキン１２を介して取り付けられ、ヘッドブロックＨ内でプラグホルダ１の周囲に形成されるプラグホルダ冷却流路２を流通する冷却水によりプラグホルダ１が冷却される構成となっている。すなわち、ガスエンジンＧの燃焼室Ｂに隣接して設けられるヘッドブロックＨ内にプラグホルダ冷却流路２が形成されている。
【００２６】
〔冷却水配管〕
図１に示すように、プラグホルダ冷却流路２には、冷却水配管３を通じてグリコール系冷媒を含有する冷却水が供給され、プラグホルダ１を冷却した後の冷却水は放熱器３１にて放熱し、冷却された後、循環ポンプ３２によりプラグホルダ冷却流路２に循環供給される構成としてある。また、プラグホルダ冷却流路２にグリコール系冷媒を含有する冷却水を供給する冷却水配管３には、密閉式膨張タンク３３が冷却水の温度変化による体積膨張を吸収するために取り付けられている。冷却水配管３内にガスがたまった場合には、配管に取り付けられたエア抜きバルブ３４からガスを抜く必要がある。（ここで、グリコール系冷媒としては、たとえばエチレンケミカル社製エスパーＬＬＣ等のＪＩＳ  Ｋ２３３４  ２種に適合する冷却水が用いられる。）
なお、冷却水配管３には、たとえば膨張タンク３３やエア抜きバルブ３４のほかにも、種々公知の付属設備が設けられているが、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２７】
〔冷却水配管の診断方法および保守点検方法〕
冷却水配管３に設けられる圧力センサ（図外）により測定される冷却水配管３の内圧が上昇傾向にあると考えられる場合には、冷却水配管３内にたまる残留ガス成分をエア抜きバルブ３４から排出した後、ガスセンサにより分析すると、残留ガス成分中に窒素酸化物や一酸化炭素が検出される場合がある。このような場合、図２に示すように、残留ガス成分の分析に基づいて冷却水配管３を診断するとともに保守点検を行う。
【００２８】
まず残留ガス成分中に窒素酸化物が検出されるか否かを確認する（図２中Ｓ１）。窒素酸化物が検出された場合、プラグホルダ１の据え付け不良による内圧上昇の虞があるから、プラグホルダ１の据え付けを点検する。具体的には、窒素酸化物が１０ｐｐｍ以上検出された場合、プラグホルダ１の据え付け不良による内圧上昇の兆候であると考えられるから、プラグホルダ１を取り付けるパッキン１２を交換する、プラグホルダ１の当り面を清掃する、などの保守を行う（Ｓ１１）。
【００２９】
ちなみに、実際にプラグホルダ１の据え付け不良による排ガス混入が原因で冷却水配管３の内圧上昇が起きた際には、約２００ｐｐｍの窒素酸化物が残留ガス成分から検出された。
【００３０】
窒素酸化物が検出されなかった場合には、残留ガス成分中に一酸化炭素が検出されるか否かを確認する（Ｓ２）。窒素酸化物が検出されず一酸化炭素が検出された場合、異常加熱による内圧上昇の虞があるから、冷却水配管３の異常加熱を点検する。具体的には、一酸化炭素が１０ｐｐｍ以上検出された場合、異常加熱による内圧上昇の兆候であると考えられるから、ヘッドブロックＨを交換するなど、冷却水配管３内を清浄にする保守を行い、可能であれば、冷却水をスラッジの発生しにくいものに変更する、などの保守を行う（Ｓ２１）。
【００３１】
ちなみに、実際の異常加熱による一酸化炭素生成が原因で冷却水配管３の内圧上昇が起きた際には、配管温度が１１５℃で冷却水配管３の内圧が０．１５ＭＰａの環境で、１５〜３４ｐｐｍの一酸化炭素が残留ガス成分から検出された。
【００３２】
なお、グリコール系冷媒としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール等、水酸基を２つ有する物質であれば、同様にスラッジの形成が進行すること、および、熱分解により一酸化炭素の生成が確認できることなどからエチレングリコールにかかわらず種々のグリコール系冷媒を用いた系において本発明の構成を適用することができる。
【００３３】
最後に、窒素酸化物および一酸化炭素がともに検出されない場合、冷却水配管３内のガス抜き不良による内圧上昇の虞があるから、冷却水配管３内のガス抜き不良を点検する（Ｓ３）。具体的には、窒素酸化物および一酸化炭素がともに検出されない場合には、冷却水配管３内の残留ガス成分のガスだまりからガス抜きを行い、冷却水配管３内の内圧を低く維持する、などの保守を行う。
【００３４】
なお、窒素酸化物および一酸化炭素がともに検出される場合は、プラグホルダ１の据え付け不良による内圧上昇の虞に加えて、異常加熱による内圧上昇の虞も考慮して、冷却水配管の異常加熱を併せて点検してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の冷却水配管の診断方法およびプラグホルダ冷却水配管の保守点検方法によると、コジェネレーションシステムなどで用いられるガスエンジンや、副室式ディーゼル機関をより一層安全に安定運転することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１    ：プラグホルダ
１０  ：点火プラグ
１１  ：プラグホルダ取付部
１２  ：パッキン
２    ：プラグホルダ冷却流路
３    ：冷却水配管
３１  ：放熱器
３２  ：循環ポンプ
３３  ：膨張タンク
【図１】
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【図２】
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