(57)【要約】【課題】水素酸素混合ガスの供給圧力を適切に制御でき、逆火を確実に防止可能な水素酸素混合ガス燃焼システムの背圧自動制御逆火防止システムを提案すること。【解決手段】水素酸素混合ガス燃焼システム１では、その供給ライン１１のガス供給遮断弁１０の下流側に、流量計２１、流量調整弁２２および圧力計２３ａ、２３ｂがこの順序に配置されている。メインコントローラ８は、流量計２１によって計測されるガスバーナ１２に流れる水素酸素混合ガスの流量に基づき流量調整弁２２の開度を調整して、ガスバーナ１２に供給されるガス流量を制御し、これによって、圧力計２３ａ、２３ｂによって計測される供給ガス圧力が所定圧力になるように制御する。測定圧力に基づきガス供給量を増減して供給圧力を所定に維持する従来の制御に比べて、圧力制御を確実に行うことができる。【選択図】図２
2009229046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
純水供給部（３、４、５）と、
前記純水供給部（３、４、５）から供給される純水を電気分解して水素酸素混合ガスを生成する電解槽（２ａ）を備えた水素酸素混合ガス発生器（２）と、
水素酸素混合ガスを燃料として用いるガスバーナ（１２）と、
前記水素酸素混合ガス発生器（２）で生成された水素酸素混合ガスを前記ガスバーナ（１２）に供給するためのガス供給ライン（１１）とを有する水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システムにおいて、
前記ガス供給ライン（１１）を流れる前記水素酸素混合ガスの供給圧力を計測する圧力計（２３）と、
前記ガス供給ライン（１１）を流れる前記水素酸素混合ガスの供給流量を計測する流量計（２１）と、
前記ガス供給ライン（１１）を流れる前記水素酸素混合ガスの供給流量を制御する流量調整弁（２２）と、
前記圧力計（２３）の計測圧力および前記流量計（２１）の計測流量に基づき、前記流量調整弁（２２）の開度を調整して、前記供給圧力が予め定めた許容圧力範囲内の値となるように制御するメインコントローラ（８）とを有していることを特徴とする水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システム。
【請求項２】
請求項１に記載の水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システムにおいて、
前記メインコントローラ（８）は、前記流量調整弁（２２）の開度が予め定めた許容開度範囲内となるように制御を行うことを特徴とする水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システム。
【請求項３】
請求項２に記載の水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システムにおいて、
前記メインコントローラ（８）は、次の（ａ）〜（ｈ）のうちの少なくとも一つの場合が検出されると、ガス供給異常が発生したものと判断することを特徴とする水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システム。
（ａ）前記計測流量が、前記流量調整弁（２２）の開度が前記許容開度範囲の下限値の場合における下限供給流量を下回っている場合
（ｂ）前記計測流量が、前記流量調整弁（２２）の開度が前記許容開度範囲の上限値の場合における上限供給流量を上回っている場合
（ｃ）前記流量調整弁（２２）の開度が前記下限値になっても、前記計測圧力が前記許容圧力範囲の上限値を上回っている場合
（ｄ）前記流量調整弁（２２）の開度が前記上限値になっても、前記計測圧力が前記許容圧力範囲の下限値を下回っている場合
（ｅ）前記流量調整弁（２２）の前記開度が前記許容開度範囲の前記上限値を上回った場合
（ｆ）前記流量調整弁（２２）の前記開度が前記許容開度範囲の前記下限値を下回った場合
（ｇ）前記圧力計（２３）の前記計測圧力が低下している状態において、前記流量調整弁（２２）の開度を増加しても、前記計測流量あるいは前記計測圧力が上昇しない場合
（ｈ）前記圧力計（２３）の前記計測圧力が増加している状態において、前記流量調整弁（２２）の開度を減少させても、前記計測流量あるいは前記計測圧力が低下しない場合
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれかの項に記載の水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システムにおいて、
前記流量調整弁（２２）は、前記ガス供給ライン（１１）における前記流量計（２１）よりも下流側の位置に配置されており、
前記圧力計（２３）は、前記ガス供給ライン（１１）における前記流量調整弁（２２）よりも下流側の位置に配置されていることを特徴とする水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システム。
【請求項５】
請求項４に記載の水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システムにおいて、
前記圧力計（２３）は、前記ガス供給ライン（１１）における前記流量調整弁から前記ガスバーナ（１２）までの間において複数個所に配置されていることを特徴とする水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システム。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちのいずれかの項に記載の水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システムにおいて、
前記ガス供給ライン（１１）における前記流量計（２１）よりも上流側の位置に配置されたガス供給遮断弁（１０）と、
エアタンク（１５）と、
前記エアタンク（１５）から前記ガス供給ライン（１１）における前記圧力計（２３）よりも下流側の位置に消火エアを供給する消火エアライン（２４）と、
前記消火エアライン（２４）を開閉するための第１制御バルブ（２５）とを有し、
前記メインコントローラ（８）は、前記ガスバーナ（１２）の消火時には、前記ガス供給遮断弁（１０）を閉じると共に、前記第１制御バルブ（２５）を開き、前記消火エアを前記ガス供給ライン（１１）に送り込むことを特徴とする水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システム。
【請求項７】
請求項６に記載の水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システムにおいて、
前記ガス供給ライン（１１）における前記消火エアの供給位置よりも下流側の位置に配置された逆火防止フィルタ（３１）と、
前記ガス供給ライン（１１）における前記逆火防止フィルタ（３１）よりも下流側の位置に配置され、前記ガスバーナ（１２）の側から前記ガス供給ライン（１１）に沿って上流側に向かう逆火を検出するための逆火感知センサ（３２）と、
前記消火エアライン（２４）の途中において前記第１制御バルブ（２５）を迂回する状態に並列接続されたバイパスライン（３３）と、
このバイパスライン（３３）を開閉するための第２制御バルブ（３４）と、
前記メインコントローラ（８）とは独立して当該メインコントローラ（８）よりも短い駆動周期で動作制御を行う逆火防止用コントローラ（３５）とを備え、
前記逆火感知センサ（３２）によって前記逆火が検出されると、前記メインコントローラ（８）の制御の下に前記ガス供給遮断弁（１０）が開状態から閉状態に切り替えられ、
前記逆火感知センサ（３２）によって前記逆火が検出されると、前記逆火防止用コントローラ（３５）の制御の下に、前記第２制御バルブ（３４）は閉状態から開状態まで前記ガス供給遮断弁（１０）よりも短い時間で切り替わり、前記消火エアの前記ガス供給ライン（１１）への送り込みが開始され、前記ガス供給遮断弁（１０）が閉状態に切り替わるために必要な時間が経過した後に、開状態から閉状態に復帰することを特徴とする水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の燃焼炉、塵焼却炉などにおける燃焼装置として用いられるブラウンガスあるいはゼットガス（登録商標）の名称で知られている水素酸素混合ガスを燃料とする水素酸素混合ガス燃焼システムに関する。さらに詳しくは、ガスバーナの供給される水素酸素混合ガスの逆火防止制御技術の改良、および、逆火防止のための背圧制御技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラウンガスあるいはゼットガスと呼ばれる水素酸素混合ガスは水を電気分解して得られ、燃焼温度が高く、有害な燃焼物質の発生もなく、化石燃料の代替燃料として注目されている。例えば、特許文献１には水素酸素混合ガスをガスタービンに用いた発明が開示されており、特許文献２には水素酸素混合ガスを発電に用いた発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１７７１６１号公報
【特許文献２】特開２００６−１７７１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
水素酸素混合ガスを用いた燃焼システムでは、水素酸素混合ガスに酸素が含まれているので、ガスバーナからの逆火によってシステム全体がダウンする危険性が極めて高い。また、水素酸素混合ガスを用いた燃焼システムにおいて発生する逆火は、その他の液体燃料、気体燃料を用いた燃料システムの場合に比べて逆火の伝播速度が速いので、逆火を迅速に検知して直ちに消火を行う必要がある。
【０００４】
逆火はガス供給ラインの圧力（背圧）が下がると発生しやすい。そこで、従来における水素酸素混合ガスを用いた燃焼システムでは、逆火の発生を恐れて、ガス供給ラインのガス供給圧力を高めに設定している。ガスバーナに供給されるガスの供給圧力の監視は、ガス供給ラインに配置した圧力計によって行い、圧力が低下した場合にはガス発生器からのガス供給量を増加させ、圧力が増加した場合にはガス供給量を減少させて、供給圧力（背圧）を一定の許容圧力範囲内に維持している。
【０００５】
しかしながら、逆火の戻り速度は、ガス供給圧力に比例して増加するので、ガス供給圧力が高い場合には逆火の戻り速度も速い。逆火の戻り速度が速いと、逆火を検知してガス供給ラインを遮断する動作が逆火の戻りよりも遅れてしまい、ガス供給タンクまで逆火が到達して大きな爆発が発生するおそれがあり、極めて危険である。
【０００６】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、水素酸素混合ガスの背圧を適切に制御でき、ガスバーナからの逆火を確実に防止できる水素酸素混合ガス燃焼システムの背圧自動制御逆火防止システムを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明による水素酸素混合ガス燃焼システムの背圧自動制御逆火防止システムは次にように構成されていることを特徴としている。なお、後述の実施の形態における対応する部分に付した符号を括弧書きで記載してあるが、これは、本発明の理解を容易することのみを意図したものであり、本発明の各構成を実施の形態に限定することを意図したものではない。
【０００８】
すなわち、本発明は、
純水供給部（３、４、５）と、
前記純水供給部（３、４、５）から供給される純水を電気分解して水素酸素混合ガスを生成する電解槽（２ａ）を備えた水素酸素混合ガス発生器（２）と、
水素酸素混合ガスを燃料として用いるガスバーナ（１２）と、
前記水素酸素混合ガス発生器（２）で生成された水素酸素混合ガスを前記ガスバーナ（１２）に供給するためのガス供給ライン（１１）とを有する水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システムにおいて、
前記ガス供給ライン（１１）を流れる前記水素酸素混合ガスの供給圧力を計測する圧力計（２３）と、
前記ガス供給ライン（１１）を流れる前記水素酸素混合ガスの供給流量を計測する流量計（２１）と、
前記ガス供給ライン（１１）を流れる前記水素酸素混合ガスの供給流量を制御する流量調整弁（２２）と、
前記圧力計（２３）の計測圧力が予め定めた許容圧力範囲内の値となるように、前記流量計（２１）の計測流量に基づき、前記流量調整弁（２２）の開度を調整するメインコントローラ（８）とを有していることを特徴とする。
【０００９】
また、前記メインコントローラ（８）は、前記流量調整弁（２２）の開度が予め定めた許容開度範囲内となるように制御を行うことを特徴としている。
【００１０】
本発明のシステムでは、ガスバーナに供給される水素酸素混合ガスの供給圧力の制御を、流量計による計測流量に基づき流量調整弁の開度を調整することにより行っている。従来のように圧力計に基づき供給圧力を制御する場合には、ガスの供給圧力が低下すると、圧力低下を補償するために、ガス発生器の電解槽に対する給電電流を増加し、ガス供給量を増加させるようにしている。このような制御では、ガス漏れなどの異常時に、大量のガスが供給されることになり危険である。また、ガスバーナなどの個体差などに起因して同一圧力であってもガスバーナに対する供給流量にバラツキが生じ、適切な火炎を形成できない場合がある。本発明による流量制御によってガスの供給圧力制御（背圧制御）を行うことにより、これらの弊害を解消できる。
【００１１】
また、ガスの供給圧力を検出して、その値が一定の範囲内に保持されるようにガス供給量を増減する場合に比べて、流量調整弁によってガスの流量を調整することにより、ガスの供給圧力を制御すると、ガス供給ラインにおけるガスの供給圧力の平均値を、許容圧力範囲内においてより低い値に維持できる。供給圧力を低くできるので、逆火の戻り速度が従来のシステムに比べて遅くなり、逆火防止上の観点からは極めて有効である。
【００１２】
ここで、本発明では、前記メインコントローラ（８）は、次の（ａ）〜（ｈ）の場合が検出されると、ガス供給異常が発生したものと判断している。これにより、ガス漏れなどの異常事態の発生を確実に検出でき、安全性の高いシステムを構築できる。
（ａ）前記計測流量が、前記流量調整弁（２２）の開度が前記許容開度範囲の下限値の場合における下限供給流量を下回っている場合
（原因：ガス供給ラインの詰まり、ガスの供給を制御する電磁弁などが誤動作して十分に開いていない場合など）
（ｂ）前記計測流量が、前記流量調整弁（２２）の開度が前記許容開度範囲の上限値の場合における上限供給流量を上回っている場合
（原因：ガス供給ラインのガス漏れなど）
（ｃ）前記流量調整弁（２２）の開度が前記下限値になっても、前記計測圧力が前記許容圧力範囲の上限値を上回っている場合
（原因：ガス供給ラインの詰まり、ガスバーナの先端の詰まりなど）
（ｄ）前記流量調整弁（２２）の開度が前記上限値になっても、前記計測圧力が前記許容圧力範囲の下限値を下回っている場合
（原因：ガス供給ラインのガス漏れなど）
（ｅ）前記流量調整弁（２２）の前記開度が前記許容開度範囲の前記上限値を上回った場合
（原因：ガス供給ラインのガス漏れなど）
（ｆ）前記流量調整弁（２２）の前記開度が前記許容開度範囲の前記下限値を下回った場合
（原因：ガス供給ラインの詰まり、ガスバーナ先端の詰まりなど）
（ｇ）前記圧力計（２３）の前記計測圧力が低下している状態において、前記流量調整弁（２２）の開度を増加しても、前記計測流量あるいは前記計測圧力が上昇しない場合
（原因：ガス供給ラインのガス漏れなど）
（ｈ）前記圧力計（２３）の前記計測圧力が増加している状態において、前記流量調整弁（２２）の開度を減少させても、前記計測流量あるいは前記計測圧力が低下しない場合
（原因：ガス供給ラインの詰まり、ガスバーナ先端の詰まりなど）
次に、本発明において、前記流量調整弁（２２）は、前記ガス供給ライン（１１）における前記流量計（２１）よりも下流側の位置に配置されており、前記圧力計（２３）は、前記ガス供給ライン（１１）における前記流量調整弁（２２）よりも下流側の位置に配置されていることが望ましい。
【００１３】
また、前記圧力計（２３）は、前記ガス供給ライン（１１）における前記流量調整弁から前記ガスバーナ（１２）までの間において複数個所に配置されていることが望ましい。
【００１４】
次に、本発明の水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システムは、
前記ガス供給ライン（１１）における前記流量計（２１）よりも上流側の位置に配置されたガス供給遮断弁（１０）と、
エアタンク（１５）と、
前記エアタンク（１５）から前記ガス供給ライン（１１）における前記圧力計（２３）よりも下流側の位置に消火エアを供給する消火エアライン（２４）と、
前記消火エアライン（２４）を開閉するための第１制御バルブ（２５）とを有し、
前記メインコントローラ（８）は、前記ガスバーナ（１２）の消火時には、前記ガス供給遮断弁（１０）を閉じると共に、前記第１制御バルブ（２５）を開き、前記消火エアを前記ガス供給ライン（１１）に送り込むことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の水素酸素混合ガス燃焼システム（１）の背圧自動制御逆火防止システムは、更に、
前記ガス供給ライン（１１）における前記消火エアの供給位置よりも下流側の位置に配置された逆火防止フィルタ（３１）と、
前記ガス供給ライン（１１）における前記逆火防止フィルタ（３１）よりも下流側の位置に配置され、前記ガスバーナ（１２）の側から前記ガス供給ライン（１１）に沿って上流側に向かう逆火を検出するための逆火感知センサ（３２）と、
前記消火エアライン（２４）の途中において前記第１制御バルブ（２５）を迂回する状態に並列接続されたバイパスライン（３３）と、
このバイパスライン（３３）を開閉するための第２制御バルブ（３４）と、
前記メインコントローラ（８）とは独立して当該メインコントローラ（８）よりも短い駆動周期で動作制御を行う逆火防止用コントローラ（３５）とを備え、
前記逆火感知センサ（３２）によって前記逆火が検出されると、前記メインコントローラ（８）の制御の下に前記ガス供給遮断弁（１０）が開状態から閉状態に切り替えられ、
前記逆火感知センサ（３２）によって前記逆火が検出されると、前記逆火防止用コントローラ（３５）の制御の下に、前記第２制御バルブ（３４）は閉状態から開状態まで前記ガス供給遮断弁（１０）よりも短い時間で切り替わり、前記消火エアの前記ガス供給ライン（１１）への送り込みが開始され、前記ガス供給遮断弁（１０）が閉状態に切り替わるために必要な時間が経過した後に、開状態から閉状態に復帰することを特徴としている。
【００１６】
本発明のシステムにおいては、消火エアを吹き込むことにより、逆火が検出された際に逆火およびガスバーナの炎を直ちに消すことができる。逆火検出時には、短い駆動周期で高速動作制御を行う逆火防止用コントローラによって、消火エアの供給を制御するための第２制御バルブを直ちに開くことができるので、逆火が上流側に回り込む前に当該逆火を消すことができる。よって、逆火が水素酸素混合ガスのタンクに到達して大爆発に至る事態を確実に回避できる。
【００１７】
さらに、複数のガスバーナに対する供給ラインのそれぞれにガス供給遮断弁および第２制御バルブを取り付けておくことにより、各供給ラインによるガスの供給を他の供給ラインから独立して制御できる。よって、一つの供給ラインにおいて逆火が発生した場合に、当該供給ラインのみを止めて防爆処理を行い、しかる後に復帰させることができ、燃焼システム全体を停止させる必要がない。したがって、安全で効率のよい燃焼動作を実現できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、各ガスバーナに対するガス供給を適切に制御でき、ガス供給異常も確実に検出できる。また、逆火発生時には迅速に消火エアをガス供給ラインに吹き込み、逆火が上流側にまで回り込むことを防止できる。よって、安全で効率の良い水素酸素混合ガス燃焼システムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した背圧自動制御システムおよび逆火防止制御システムを備えた水素酸素混合ガス燃焼システムの実施の形態を説明する。
【００２０】
図１は水素酸素混合ガス燃焼システムの全体構成を示す説明図であり、図２はそのガス供給系の部分回路図である。水素酸素混合ガス燃焼システム１は、電解槽２ａを備えた水素酸素混合ガス発生器２を備えており、ここには、給水タンク５から純水が供給される。給水タンク５への純水の補給は、原水タンク３からろ過装置４を介して行われる。また、受電設備６、直流化装置７およびメインコントローラ８を介して、水素酸素混合ガス発生器２に対して直流電流が供給される。水素酸素混合ガス発生器２の電解槽２ａにおいて純水が電気分解されて、ブラウンガス、ゼットガスなどと呼ばれている水素酸素混合ガスが生成される。
【００２１】
発生した水素酸素混合ガスはヘッダー（ガスタンク）９に供給され、ここから、各ガス供給ライン１１（図においては、ガス供給ライン１１（１）〜１１（３））に分配され、ガス供給遮断弁１０（１０（１）〜１０（３））を経由してガスバーナ１２（１２（１）〜１２（３））に供給され、ガスバーナ１２において燃焼して火炎を発生する。ガス供給遮断弁１０などの駆動は、エアタンク１５から制御エアライン１６を経由して供給される制御エアによって行われる。水素酸素混合ガス発生器２には熱交換器１３が接続されており、冷却塔１４からの冷却水との間で熱交換が行われて冷却される。
【００２２】
各ガス供給ライン１１（１）〜１１（３）の構成は同一であるので、以下においてはガス供給ライン１１（１）についてのみ説明するものとする。
【００２３】
ガス供給ライン１１（１）にはガスバーナ１２に供給される水素酸素混合ガスの背圧自動制御システムが付設されている。背圧自動制御システムは、メインコントローラ８と、ガス供給ライン１１を流れる水素酸素混合ガスの流量を計測する流量計２１と、ガス供給ライン１１における流量計２１よりも下流側の位置に配置された流量調整弁２２と、ガス供給ライン１１における流量調整弁２２よりも下流側の異なる位置にそれぞれ配置された２個の圧力計２３ａ、２３ｂとを備えている。流量調整弁２２は、流量計２１の計測流量に基づきガス供給ライン１１（１）を介してガスバーナ１２に供給される水素酸素混合ガスのガス流量を制御するためのものである。
【００２４】
メインコントローラ８は、流量調整弁２２によりガス流量を制御することにより、ガスバーナ１２に供給される水素酸素混合ガスの供給圧力（背圧）が予め定めた一定の許容圧力範囲内の値となるように制御する。また、メインコントローラ８は、流量調整弁２２の開度を予め定めた一定の許容開度範囲内となるように制御する。
【００２５】
さらに、メインコントローラ８は、次のような場合には、異常が発生したものと判断して、ガス供給遮断弁１０を閉じてガスの供給を強制的に停止する。
（ａ）前記計測流量が、前記流量調整弁（２２）の開度が前記許容開度範囲の下限値の場合における下限供給流量を下回っている場合
（原因：ガス供給ラインの詰まり、ガスの供給を制御する電磁弁などが誤動作して十分に開いていない場合など）
（ｂ）前記計測流量が、前記流量調整弁（２２）の開度が前記許容開度範囲の上限値の場合における上限供給流量を上回っている場合
（原因：ガス供給ラインのガス漏れなど）
（ｃ）前記流量調整弁（２２）の開度が前記下限値になっても、前記計測圧力が前記許容圧力範囲の上限値を上回っている場合
（原因：ガス供給ラインの詰まり、ガスバーナの先端の詰まりなど）
（ｄ）前記流量調整弁（２２）の開度が前記上限値になっても、前記計測圧力が前記許容圧力範囲の下限値を下回っている場合
（原因：ガス供給ラインのガス漏れなど）
（ｅ）前記流量調整弁（２２）の前記開度が前記許容開度範囲の前記上限値を上回った場合
（原因：ガス供給ラインのガス漏れなど）
（ｆ）前記流量調整弁（２２）の前記開度が前記許容開度範囲の前期下限値を下回った場合
（原因：ガス供給ラインの詰まり、ガスバーナ先端の詰まりなど）
（ｇ）前記圧力計（２３）の前記計測圧力が低下している状態において、前記流量調整弁（２２）の開度を増加しても、前記計測流量あるいは前記計測圧力が上昇しない場合
（原因：ガス供給ラインのガス漏れなど）
（ｈ）前記圧力計（２３）の前記計測圧力が増加している状態において、前記流量調整弁（２２）の開度を減少させても、前記計測流量あるいは前記計測圧力が低下しない場合
（原因：ガス供給ラインの詰まり、ガスバーナ先端の詰まりなど）
次に、本例の水素酸素混合ガス燃焼システム１は、エアタンク１５からガス供給ライン１１における圧力計２３ａよりも下流側の位置に消火エアを供給する消火エアライン２４と、消火エアライン２４を開閉するための第１制御バルブ２５とを有している。メインコントローラ８は、ガスバーナ１２の消火時には、ガス供給遮断弁１０を閉じると共に、第１制御バルブ２５を開き、消火エアをガス供給ライン１１（１）に送り込み、ガスバーナ１２の消火を確実に行うようにしている。
【００２６】
一方、本例の水素酸素混合ガス燃焼システム１には、上記構成に加えて、ガス供給ライン１１（１）に防爆用の逆火防止システムが付設されている。逆火防止システムは、ガス供給ライン１１（１）に取り付けた逆火防止フィルタ３１および逆火感知センサ３２と、逆火検出時にエアタンク１５からガス供給ライン１１（１）を経由してガスバーナ１２に消火エアを供給するために消火エアライン２４の第１制御バルブ２５をバイパスするバイパスライン３３と、このバイパスライン３３を開閉するための電磁バルブからなる第２制御バルブ３４と、表示盤を備えた逆火防止用コントローラ３５とを備えている。逆火感知センサ３２は光および熱を感知可能なセンサである。なお、図２に示すように、ガス供給ライン１１（１）には一般に多段に逆火防止フィルタが取り付けられる。
【００２７】
図３はガス供給ライン１１（１）に取り付けた逆火防止フィルタ３１および逆火感知センサ３２を示す説明図である。逆火感知センサ３２は、ガス供給ライン１１（１）における逆火防止フィルタ３１の下流側（ガスバーナ１２の側）に取り付けられている。
【００２８】
逆火防止フィルタ３１は、円筒状胴部３１ａと、その一方に形成されている開口部３１ｂと、その他方の開口部を封鎖している封鎖端部３１ｃとを備えた円筒状の焼結フィルタ、例えばステンレススチール製の焼結フィルタであり、開口部３１ｂが下流側を向く状態でガス供給ライン１１（１）に装着されている。ガスバーナ１２からの逆火は逆火防止フィルタ３１によって冷却される。逆火によって逆火防止フィルタ３１の円筒状胴部３１ａの内周面３１ｄが加熱される。これが逆火感知センサ３２によって検出される。
【００２９】
このように、逆火防止フィルタ３１は、一般的に使用される場合とは逆向きにガス供給ライン１１（１）に装着されており、ガスバーナ１２からの逆火によって逆火防止フィルタ３１における円筒状胴部３１ａの内周面３１ｄが加熱される。したがって、外周面が加熱される場合に比べて熱反応が強く、逆火感知センサ３２による逆火検知感度が改善され、逆火検知を迅速に行うことができる。
【００３０】
また、消火エアライン２４に配置した第２制御バルブ３４は、逆火感知センサ３２によって逆火が検知されると開くようになっている。逆火が発生すると、第２制御バルブ３４が開き、消火エアが消火エアライン２４のバイパスライン３３を経由して、ガス供給ライン１１におけるメインバルブ１０（ガス供給遮断弁）の下流側の部位からガスバーナ１２に向けて吹き込まれる。この消火エアによって逆火およびガスバーナ１２の炎を直ちに消すことができる。
【００３１】
ここで、ガス供給ライン１１（１）を介してガスバーナ１２に供給される水素酸素混合ガス量を制御するガス供給遮断弁１０は、装置全体の制御を司るメインコントローラ８によって駆動制御される。逆火感知センサ３２によって逆火が検出されると、メインコントローラ８の制御の下に制御エアライン１６を介して制御エアが供給されてガス供給遮断弁１０が開状態から閉状態に切り替えられる。例えば、メインコントローラ８の駆動制御周期は１秒程度であり、逆火の検出から閉状態に切り替わるまでに１秒以上の時間を要する。
【００３２】
これに対して、消火エアのバイパスライン３３を開閉する第２制御バルブ３４はメインコントローラ８による制御とは独立して動作して、ガス供給遮断弁１０よりも高速で閉状態から開状態に切り替わる。例えば、第２制御バルブ３４を駆動制御する逆火防止用コントローラ３５は１０ｍ秒程度の短い駆動周期で動作制御を行うので、第２制御バルブ３４は１０ｍ秒程度の高速で閉状態から開状態に切り替わる。第２制御バルブ３４が開いて消火エアが供給されている間にガス供給遮断弁１０が閉状態に切り替わる。ガス供給遮断弁１０が閉状態に切り替わった後は、逆火防止用コントローラ３５の制御の下に、第２制御バルブ３４は再び閉状態に復帰し、消火エアの供給が止まる。例えば、逆火防止用コントローラ３５は逆火の検出時点からの時間を計測し、この計測時間が予め定めた時間になると、第２制御バルブ３４を閉状態に復帰させる。
【００３３】
このように、本例の逆火防止システムは、消火エアの供給を制御するための第２制御バルブ３４として高速動作可能な電磁弁などを用いると共に、メインコントローラ８の制御とは独立させて、それよりも短い駆動制御周期で動作制御を行う逆火防止用コントローラ３５によって駆動するようにしている。したがって、逆火が検出された場合に直ちに炎を消すことができ、ヘッダー９にまで逆火が回り込み、水素酸素混合ガスが爆発するという事態を確実に防止できる。また、複数のガスバーナに対する供給ラインのそれぞれにガス供給遮断弁１０および逆火防止用のバイパスライン、第２制御バルブを取り付けておくことにより、各供給ラインによるガスの供給を他の供給ラインから独立して制御できる。例えば、図２に示すように、３つの供給ライン１１（１）、１１（２）、１１（３）にそれぞれバイパスラインおよび第２制御バルブを配置しておけば、各ラインを独立して制御できる。よって、一つの供給ラインにおいて逆火が発生した場合に、当該供給ラインのみを止めて防爆処理を行い、しかる後に復帰させることができ、燃焼システム全体を停止させる必要がない。したがって、安全で効率のよい燃焼動作を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用した水素酸素混合ガス燃焼制御システムの全体構成の説明図である。
【図２】図１の装置の部分回路図である。
【図３】図１の装置の逆火防止フィルタの部分を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    水素酸素混合ガス燃焼システム
２    水素酸素混合ガス発生器
３    原水タンク
４    ろ過装置
５    給水タンク
６    受電設備
７    直流化装置
８    メインコントローラ
９    ヘッダー（ガスタンク）
１０  ガス供給遮断弁
１１  ガス供給ライン
１２  ガスバーナ
１３  熱交換器
１４  冷却塔
１５  エアタンク
１６  制御エアライン
２１  流量計
２２  流量調整弁
２３ａ、２３ｂ  圧力計
２４  消火エアライン
２５  第１制御バルブ
３１  逆火防止フィルタ
３１ａ  円筒状胴部
３１ｂ  開口部
３１ｃ  封鎖端部
３１ｄ  内周面
３２  逆火感知センサ
３３  バイパスライン
３４  第２制御バルブ
３５  逆火防止用コントローラ
【図１】
2009229046.tif 000003
【図２】
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【図３】
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