(57)【要約】【課題】逆火を確実に防止可能な防爆システムを備えた水素酸素混合ガス燃焼装置を提案すること。【解決手段】水素酸素混合ガス燃焼装置１は、その供給ライン１１にステンレススチール製の焼結フィルタからなる逆火防止フィルタ２１が逆向きに取り付けられ、その下流側に配置した光熱感知センサ２２によって逆火が検出される。逆火が検出されると、制御バルブ２４がメインコントローラ８とは独立に駆動制御され、閉状態から開状態に迅速に切り替わり、エアタンク１５から消火エアライン２３を介して消火エアが供給ライン１１からガスバーナ１２に吹き込まれ、逆火および火炎が速やかに消える。メインコントローラ８によりメインバルブ１０が閉状態に切り替わった後は制御バルブ２４を閉状態に復帰させる。【選択図】図２
2009192182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
純水供給部と、
前記純水供給部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を備えたガス発生器と、
前記ガス発生器で生成された水素酸素混合ガスを溜めるガスタンクと、
水素酸素混合ガスを燃料として用いるガスバーナと、
前記ガスタンクから水素酸素混合ガスを前記ガスバーナに供給するためのガス供給路とを有する水素酸素混合ガス燃焼装置において、
前記ガス供給路に取り付けた逆火防止フィルタと、
前記ガス供給路における前記逆火防止フィルタの下流側に設置した光熱感知センサとを備えており、
前記逆火防止フィルタは、筒状胴部と、その一方に形成されている開口部と、その他方の開口部を封鎖している封鎖端部とを備えた筒状の焼結フィルタであり、前記開口部が下流側を向く状態で前記ガス供給路に介挿されており、
前記ガスバーナからの逆火による前記逆火防止フィルタの前記筒状胴部の内周面の加熱が前記光熱感知センサによって検出されることを特徴とする水素酸素混合ガス燃焼装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水素酸素混合ガス燃焼装置において、
前記逆火防止フィルタはステンレススチール製の焼結フィルタであることを特徴とする水素酸素混合ガス燃焼装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水素酸素混合ガス燃焼装置において、
エアタンクと、
前記エアタンクから前記ガス供給路に消火エアを供給する消火エア供給路と、
前記消火エア供給路を開閉するための制御バルブとを有し、
前記制御バルブは、前記光熱感知センサにより逆火が検出されると前記消火エア供給路を開き、消火エアを前記ガス供給路を介して前記ガスバーナに向けて供給することを特徴とする水素酸素混合ガス燃焼装置。
【請求項４】
請求項３に記載の水素酸素混合ガス燃焼装置において、
前記ガス供給路を介して供給される水素酸素混合ガス量を制御するメインバルブと、
前記メインバルブを開閉制御するメインコントローラとを有し、
前記光熱感知センサによって逆火が検出されると、前記メインコントローラの制御の下に前記メインバルブは開状態から閉状態に切り替えられ、
前記制御バルブは前記メインコントローラによる制御とは独立して動作して、閉状態から開状態まで前記メインバルブよりも高速で切り替わり、前記メインバルブ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装置。
【請求項５】
純水供給部と、
前記純水供給部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を備えたガス発生器と、
前記ガス発生器で生成された水素酸素混合ガスを溜めるガスタンクと、
水素酸素混合ガスを燃料として用いるガスバーナと、
前記ガスタンクから水素酸素混合ガスを前記ガスバーナに供給するためのガス供給路とを有する水素酸素混合ガス燃焼装置において、
エアタンクと、
前記エアタンクから前記ガス供給路に消火エアを供給する消火エア供給路と、
前記消火エア供給路を開閉するための制御バルブとを有し、
前記制御バルブは、前記光熱感知センサにより逆火が検出されると前記消火エア供給路を開き、消火エアを前記ガス供給路を介して前記ガスバーナに向けて供給することを特徴とする水素酸素混合ガス燃焼装置。
【請求項６】
請求項５に記載の水素酸素混合ガス燃焼装置において、
前記ガス供給路を介して供給される水素酸素混合ガス量を制御するメインバルブと、
前記メインバルブを開閉制御するメインコントローラとを有し、
前記光熱感知センサによって逆火が検出されると、前記メインコントローラの制御の下に前記メインバルブは開状態から閉状態に切り替えられ、
前記制御バルブは前記メインコントローラによる制御とは独立して動作して、閉状態から開状態まで前記メインバルブよりも高速で切り替わり、前記メインバルブ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装置。
【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装置に関し、ガスバーナからの逆火を迅速かつ確実に食い止めることのできる防爆システムの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラウンガスあるいはゼットガス（登録商標）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】
ここで、水素酸素混合ガスを用いた燃焼装置の実用化における重大な課題は、ガスバーナからの逆火を確実に防止可能な防爆システムの構築である。水素ガス混合ガスを用いた燃焼装置では、その供給タンクまで逆火が到達すると大きな爆発が発生するおそれがあり、極めて危険である。
【０００４】
本発明の課題は、この点に鑑みて、逆火を確実に防止可能な防爆システムを備えた水素酸素混合ガス燃焼装置を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明は、
純水供給部と、
前記純水供給部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を備えたガス発生器と、
前記ガス発生器で生成された水素酸素混合ガスを溜めるガスタンクと、
水素酸素混合ガスを燃料として用いるガスバーナと、
前記ガスタンクから水素酸素混合ガスを前記ガスバーナに供給するためのガス供給路とを有する水素酸素混合ガス燃焼装置において、
前記ガス供給路に取り付けた逆火防止フィルタと、
前記ガス供給路における前記逆火防止フィルタの下流側に設置した光熱感知センサとを備えており、
前記逆火防止フィルタは、筒状胴部と、その一方に形成されている開口部と、その他方の開口部を封鎖している封鎖端部とを備えた筒状の焼結フィルタであり、前記開口部が下流側を向く状態で前記ガス供給路に介挿されており、
前記ガスバーナからの逆火による前記逆火防止フィルタの前記筒状胴部の内周面の加熱が前記光熱感知センサによって検出されることを特徴としている。
【０００６】
ここで、前記逆火防止フィルタはステンレススチール製の焼結フィルタであることを特徴としている。
【０００７】
本発明の水素混合ガス燃焼装置では、防爆用の逆火防止フィルタを通常とは逆向きに用いており、ガスバーナからの逆火によって逆火防止フィルタにおける筒状胴部の内周面が加熱される。したがって、外周面が加熱される場合に比べて熱反応性が高く、光熱感知センサによる逆火検知感度が改善され、逆火がガスタンクに到達してしまうことを未然に防止できる。
【０００８】
次に、本発明の水素酸素混合ガス燃焼装置は、
エアタンクと、
前記エアタンクから前記ガス供給路に消火エアを供給する消火エア供給路と、
前記消火エア供給路を開閉するための制御バルブとを有し、
前記制御バルブは、前記光熱感知センサにより逆火が検出されると前記消火エア供給路を開き、消火エアを前記ガス供給路を介して前記ガスバーナに向けて供給することを特徴としている。
【０００９】
消火エアを吹き込むことにより、逆火が検出された際に消火エアを供給することにより逆火およびガスバーナの炎を直ちに消すことができる。
【００１０】
ここで、前記ガス供給路を介して供給される水素酸素混合ガス量を制御するメインバルブは、装置全体の制御を司るメインコントローラによって駆動制御され、前記光熱感知センサによって逆火が検出されると、前記メインコントローラの制御の下に前記メインバルブは開状態から閉状態に切り替えられる。これに対して、本発明では、前記制御バルブは前記メインコントローラによる制御とは独立して動作して、閉状態から開状態まで前記メインバルブよりも高速で切り替わり、前記メインバルブ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。
【００１１】
このように、消火エアの供給を制御するための制御バルブとして高速動作可能な電磁弁などを用いることにより、逆火が検出された場合に直ちに炎を消すことができ、水素酸素混合ガスが爆発に至る事態を確実に防止できる。また、かかる防爆システムを採用した場合には、複数のガスバーナに対する供給ラインのそれぞれにメインバルブおよび補助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。
【００１２】
次に、本発明は、
純水供給部と、
前記純水供給部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を備えたガス発生器と、
前記ガス発生器で生成された水素酸素混合ガスを溜めるガスタンクと、
水素酸素混合ガスを燃料として用いるガスバーナと、
前記ガスタンクから水素酸素混合ガスを前記ガスバーナに供給するためのガス供給路とを有する水素酸素混合ガス燃焼装置において、
エアタンクと、
前記エアタンクから前記ガス供給路に消火エアを供給する消火エア供給路と、
前記消火エア供給路を開閉するための制御バルブとを有し、
前記制御バルブは、前記光熱感知センサにより逆火が検出されると前記消火エア供給路を開き、消火エアを前記ガス供給路を介して前記ガスバーナに向けて供給することを特徴としている。
【００１３】
また、本発明は、前記ガス供給路を介して供給される水素酸素混合ガス量を制御するメインバルブと、前記メインバルブを開閉制御するメインコントローラとを有し、前記光熱感知センサによって逆火が検出されると、前記メインコントローラの制御の下に前記メインバルブは開状態から閉状態に切り替えられ、前記制御バルブは前記メインコントローラによる制御とは独立して動作して、閉状態から開状態まで前記メインバルブよりも高速で切り替わり、前記メインバルブ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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した水素酸素混合ガス燃焼装置の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は水素酸素混合ガス燃焼装置の全体構成を示す説明図であり、図２はその部分回路図である。水素酸素混合ガス燃焼装置１は、電解槽（図示せず）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、原水タンク３からろ過装置４を介して補給が行われる給水タンク５から純水が供給される。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。発生した水素酸素混合ガスはガスタンク９に貯留され、ここから、メインバルブ１０が取り付けられているガス供給ライン１１（１１（１）から１１（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が発生する。メインバルブ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。
【００１６】
ここで、ガス供給ライン１１には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に取り付けた逆火防止フィルタ２１および光熱感知センサ２２と、逆火検出時にエアタンク１５からガス供給ライン１１を経由してガスバーナ１２に消火エアを供給するための消火エアライン２３と、この消火エアライン２３を開閉するための電磁バルブ２４と、表示盤を備えた逆火防止制御ボックス２５とを備えている。なお、図２に示すように、ガス供給ライン１１には一般に多段に逆火防止フィルタが取り付けられる。
【００１７】
図３はガス供給ライン１１に取り付けた逆火防止フィルタ２１および光熱感知センサ２２を示す説明図である。光熱感知センサ２２は、ガス供給ライン１１における逆火防止フィルタ２１の下流側（ガスバーナ１２の側）に取り付けられている。
【００１８】
逆火防止フィルタ２１は、円筒状胴部２１ａと、その一方に形成されている開口部２１ｂと、その他方の開口部を封鎖している封鎖端部２１ｃ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２１ｂが下流側を向く状態でガス供給ライン１１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２１によって冷却される。逆火によって逆火防止フィルタ２１の円筒状胴部２１ａの内周面２１ｄが加熱される。これが光熱感知センサ２２によって検出される。
【００１９】
このように、逆火防止フィルタ２１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２１における円筒状胴部２１ａの内周面２１ｄ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、光熱感知センサ２２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。
【００２０】
また、消火エアライン２３に配置した電磁バルブ２４は、光熱感知センサ２２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、電磁バルブ２４が開き、消火エアがガス供給ライン１１におけるメインバルブ１０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。
【００２１】
さらに、ガス供給ライン１１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メインバルブ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。光熱感知センサ２２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メインバルブ１０が開状態から閉状態に切り替えられる。例えば、逆火の検出から閉状態に切り替わるまでに１秒程度の時間を要する。
【００２２】
これに対して、制御バルブ２４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、メインバルブ１０よりも高速で閉状態から開状態に切り替わる。例えば、１０ｍ秒程度の高速で切り替わる。制御バルブ２４が開いて消火エアが供給されている間にメインバルブ１０が閉状態に切り替わる。メインバルブ１０が閉状態に切り替わった後は、制御バルブ２４は再び閉状態に復帰して、消火エアの供給が止まる。
【００２３】
このように、消火エアの供給を制御するための制御バルブ２４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駆動させるようにしている。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、水素酸素混合ガスが爆発に至る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メインバルブおよび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）にそれぞれ消火エア供給ラインおよび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】
【００２４】
【図１】本発明を適用した水素酸素混合ガス燃焼装置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】
【００２５】
１    水素酸素混合ガス燃焼装置
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    ガスタンク
１０  メインバルブ
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  逆火防止フィルタ
２１ａ  円筒状胴部
２１ｂ  開口部
２１ｃ  封鎖端部
２１ｄ  内周面
２２  光熱感知センサ
２３  消火エアライン
２４  電磁バルブ
２５  制御ボックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年2月20日(2008.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
2009192182.tif 000007
【図３】
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