エンジン発電装置
【課題】設置スペース、設備コストおよびランニングコストを共に低減できる構成としながらも、エアモータを円滑に駆動してエンジンを起動することができるエンジン発電装置を提供する。
【解決手段】ガスボンベ(11)に貯留した不燃性ガスを噴射して消火を行う消火設備(14)に併設されるエンジン発電装置(EG)であって、エンジン(1) を起動するエアモータ(10)と、起動指令により作動してガスボンベ(11)からの不燃性ガスを調圧してエアモータ(10)に供給する始動弁ユニット(12)とを備えている。
【解決手段】ガスボンベ(11)に貯留した不燃性ガスを噴射して消火を行う消火設備(14)に併設されるエンジン発電装置(EG)であって、エンジン(1) を起動するエアモータ(10)と、起動指令により作動してガスボンベ(11)からの不燃性ガスを調圧してエアモータ(10)に供給する始動弁ユニット(12)とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、停電発生時や災害発生時に起動用のエアモータを駆動させて駆動源のエンジンを起動することにより発電を行う非常用のエンジン発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、非常用エンジン発電装置のスタータとして、電気モータまたはエアモータのいずれかが一般的に採用されている。例えば、液体燃料で駆動するエンジンを用いた非常用発電装置のスタータには、電気モータを用いるのが通例である。これは、地震などの災害発生時に都市ガスなどのガス燃料の供給が停止することがあるからである。一方、ガス燃料で駆動するガスタービンのようなエンジンを採用した非常用発電装置のスタータにはエアモータが用いられる。これは、ガス燃料で駆動するエンジンのスタータに電気モータを用いると、漏れたガスに電気モータの火花が引火する可能性があるからである。従来のエアモータ式スタータでは、空気槽からエアモータに高圧空気を供給しており（特許文献１）、併設した大型の空気圧縮機により、空気槽に高圧空気を貯留している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１７３７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電気モータをスタータに用いる場合は、エンジンを起動した後に、電源盤に搭載されたバッテリを所定電圧になるまで充電するのに相当の時間を要するので、停電発生時にエンジンを起動したのちに、つぎの停電発生に対して迅速に対応することが難しい。また、バッテリは、これが放電した電力分だけ迅速に充電して使用可能状態に維持する必要があるから、充電用電源としての電源盤を常に通電状態にしておく必要がある。さらに、バッテリの消耗度合いなどの煩雑な管理を常時継続して行わなければならず、しかも、使用不能となったバッテリを廃棄処理する必要があり、環境汚染の原因となる。
【０００５】
一方、エアモータを用いる場合は、前記空気圧縮機および空気槽を設置するための広い設置スペースおよび設置工事が必要であるうえに、空気圧縮機の運転中に発生する騒音と振動を抑制するための防振装置および防音パッケージなどの付属設備や、空気圧縮機の駆動電源および空気圧縮機の作動の際に高圧の圧縮空気に混入する潤滑油を回収するためのドレンチャンバーなどを設ける必要もあり、設備コストが高くつく。また、エアモータを法的回数だけ起動可能とする要求を満たすために、大型の空気槽が必要であり、この空気槽に空気圧縮機の駆動により圧縮空気を所定圧力に充填するのに時間がかかり、さらに、ドレンチャンバーで回収した潤滑油を産業廃棄物として処理するためのメンテナンスなどが必要であり、ランニングコストも高くつく。
【０００６】
そこで、本件発明者は、消火設備に設けられる消火用のガスボンベに着目し、これをエアモータの駆動源として共用する発想に至った。本発明は、このような消火設備との共用により、設置スペース、設備コストおよびランニングコストを共に低減できる構成としながらも、エアモータを円滑に駆動してエンジンを起動することができるエンジン発電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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一構成に係るエンジン発電装置は、ガスボンベに貯留した不燃性ガスを噴射して消火を行う消火設備に併設されるエンジン発電装置であって、エンジンを起動するエアモータと、起動指令により作動して前記ガスボンベからの不燃性ガスを調圧して前記エアモータに供給する始動弁ユニットとを備えている。
【０００８】
このエンジン発電装置によれば、ガスボンベの不燃性ガスによりエアモータを駆動することから、停電時にエンジンを起動することができるとともに、従来の大型の空気圧縮機および空気槽が不要になるので、設置スペースおよび製造コストを大幅に低減することができる。また、使用済みのガスボンベを交換するだけで済むから、ランニングコストも大幅に低減する。さらに、ビルディンイグや事業所などに配置することが義務付けられている消火設備の消火用ガスと、エンジンを起動するエアモータの駆動用ガスとを共用しているから、エアモータの駆動用ガス源として専用のガスボンベを別途用意する必要がないので、消火設備を含めた全体構成を一層簡素化できるのに加え、消火設備に対し運転管理面で連係しながら運用することができる利点がある。また、始動弁ユニットが、消火設備に具備されているガスボンベの不燃性ガスの圧力をエアモータの駆動に適した圧力に調圧するので、エアモータを円滑に駆動してエンジンを起動することができる。
【０００９】
本発明において、前記不燃性ガスとして窒素ガスを用いることが好ましい。窒素ガスは、高圧でも発火しにくいので、ガス燃料で駆動するエンジンを起動するエアモータの駆動用流体として好適に用いることができる。さらに、窒素ガスは、ＣＯ2 ガスなどとは異なり、大気汚染や温室効果ガスの発生といった問題がない。
【００１０】
本発明において、前記始動弁ユニットが前記ガスボンベからの不燃性ガスを減圧することが好ましい。これにより、ガスボンベに貯留された不燃性ガスの圧力が、エアモータの起動に不適な高圧で、かつ、ばらつきがあっても、そのガス圧力を、始動弁ユニットで減圧することによってエアモータの駆動に適した所定圧力に調圧することができるので、圧力にばらつきがある市販のガスボンベを使用することができる。
【００１１】
本発明において、前記消火設備における前記ガスボンベから噴射ヘッドへ不燃性ガスを供給する消火用通路に、前記エアモータへのガス供給通路が分岐接続されていることが好ましい。これにより、分岐通路を設けるだけの簡単な構造で、エアモータに不燃性ガスを駆動用ガスとして供給できる。
【００１２】
本発明において、前記消火設備とは別に、不燃性ガスを貯留した予備用ガスボンベを備え、複数の前記予備用ガスボンベでエンジンの１回の起動に使用する１つの予備ボンベユニットが形成され、複数の前記予備ボンベユニットを備えていることが好ましい。これにより、何らかの原因で消火設備のガスボンベを使用できない事態が生じても、予備ボンベユニットを使用してエンジンを起動できる。また、１回の起動に使用する予備ボンベユニットを複数備えているので、エンジンの複数回の起動を行うことができる。予備用ガスボンベとして、市販の小型で安価なガスボンベをそのまま使用して、１回の起動に必要な大きなガス容量の予備ボンベユニットを作製できるので、安価である。
【００１３】
本発明の他の構成に係るエンジン発電装置は、エンジンと、このエンジンにより駆動される発電機と、前記エンジンを起動するエアモータと、不燃性ガスを貯留したガスボンベと、起動指令により作動して前記ガスボンベからの不燃性ガスを調圧して前記エアモータに供給する始動弁ユニットとを備えている。
【００１４】
この構成によれば、ガスボンベに貯留した不燃性ガスによりエアモータを駆動することから、停電時にエンジンを起動することができるとともに、従来の大型の空気圧縮機および空気槽が不要になるので、設置スペースおよび製造コストを大幅に低減することができる。また、使用済みのガスボンベを交換するだけで済むから、ランニングコストも大幅に低減する。さらに、始動弁ユニットが、ガスボンベからの不燃性ガスの圧力をエアモータの駆動に適した圧力に調圧するので、エアモータを円滑に駆動してエンジンを起動することができる。
【００１５】
本発明において、複数の前記ガスボンベで１回の起動に使用する１つのボンベユニットが形成され、複数の前記ボンベユニットを備えているのが好ましい。これにより、市販の小型で安価なガスボンベをそのまま使用して、１回の起動に必要な大きなガス容量のボンベユニットを作製できる。また、１回の起動に使用するボンベユニットを複数備えているので、エンジンの複数回の起動を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のエンジン発電装置によれば、停電時でもエンジンを起動できるとともに、従来の大型の空気圧縮機および空気槽が不要になるので、設置スペースおよび製造コストを大幅に低減することができ、ランニングコストも大幅に低減する。また、ガスボンベからの不燃性ガスの圧力を始動弁ユニットによりエアモータを駆動できる圧力に調圧するので、エアモータを円滑に駆動してエンジンを起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジン発電装置を示す概略構成図である。
【図２】図１の要部を示す系統図である。
【図３】第２実施形態に係るエンジン発電装置の要部を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る非常用のガスタービン発電装置ＥＧと消火設備１４の全体構成を示している。ここでは発電装置ＥＧはガスタービン発電装置である。このガスタービン発電装置ＥＧは、事業所やビルディングなどの建造物１５における、例えば地下１階Ｂ１の発電機室１３に設置されている。ガスタービンエンジン１は、圧縮機２、燃焼器３およびタービン４を主構成要素として構成され、減速機８を介して発電機９に接続されている。他方、消火設備１４は、建造物１５の全体、例えば、地下１階Ｂ１、１階Ｆ１および２階Ｆ２に設置されている。
【００１９】
ガスタービンエンジン１、減速機８および発電機９は発電パッケージ１６内に収納されており、発電パッケージ１６に建造物１５の外部から発電パッケージ１６内の圧縮機２に空気Ａを導入する吸気ダクト４３が接続され、吸気ダクト４３内に消音器４４が配置されている。発電パッケージ１６にはさらに、発電パッケージ１６内の換気を行う換気ダクト４８が接続されている。換気ダクト４８内には、換気ファン４２が配置され、換気ファン４２の下流側に、発電パッケージ１６内を発電機室１３に連通させる連通口１７を開閉する第１切替ダンパー４９、建造物１５の外部に開口した換気口２５を開閉する放出ダンパー５０、および換気ファン４２と放出ダンパー５０との間に位置する第２切替ダンパー５１が設けられている。タービン４からの排気ガスＧは消音器５２を経て排気ダクト５３から外部に排出される。
【００２０】
前記ガスタービン発電装置ＥＧは、建造物１５に設置されている消火設備１４に併設されている。消火設備１４は、消火用流体として用いる不燃性ガスの一種である窒素ガスを所定の高い圧力で貯留した大きな容量の消火用窒素ガスボンベ１１が、建造物１５のボンベ室に所要本数だけ設置されている。この消火用窒素ガスボンベ１１の出口が、共通のガス通路２６で接続され、この共通のガス通路２６が、建造物１５における各階Ｂ１、Ｆ１、Ｆ２の天井付近にそれぞれ装備された複数の噴射ヘッド（スプリンクラー）１８に、各階Ｂ１、Ｆ１、Ｆ２毎に個別に配管された複数の消火用通路１９および各消火用通路１９を開閉する選択弁２０を介して接続されている。消火用窒素ガスボンベ１１には窒素ガスが３０ＭＰａＧ（ゲージ圧）程度の高い圧力で充填されている。
【００２１】
この消火設備１４は、火災発生した階の火災検知器（図示せず）によって火災発生が検知されると、該当する階Ｂ１、Ｆ１、Ｆ２の選択弁２０に起動指令信号ＳＴが入力されることにより、その選択弁２０が開いて、窒素ガスボンベ１１の窒素ガスが、消火用通路１９を通じて各噴射ヘッド１８から噴射して散布される。
【００２２】
前記ガスタービン発電装置ＥＧは、ガスタービンエンジン１を起動するエアモータ１０と、前記始動弁ユニット１２を介してガスタービンエンジン１の起動用のエアモータ１０に窒素ガスを供給するガス供給通路２２を備えている。このガス供給通路２２の上流側端が、消火設備１４における地下１階の消火用通路１９に分岐接続されており、その分岐点に切替弁２７が設けられている。この切替弁２７は、選択弁２０と消火用通路１９を接続する第１接続位置と、選択弁２０とガス供給通路２２を接続する第２接続位置と、選択弁２０と消火用通路１９およびガス供給通路２２の両方を接続する第３接続位置と、選択弁２０と消火用窒素ガスボンベ１１およびガス供給通路２２とを遮断する閉止位置とに切り替えられる。これにより、ガスタービン発電装置ＥＧは、消火設備１４の消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスを、エアモータ駆動用の不燃性ガスとしてに共用できる構成とされている。
【００２３】
ガス供給通路２２には、起動指令により消火用ガスボンベ１１からの不燃性ガスをエアモータ１０の駆動に適した所定圧力に調圧してエアモータ１０に供給する始動弁ユニット１２が設けられている。始動弁ユニット１２の上流側で、かつ切替弁２７の下流側箇所には、減圧弁２３、逆止弁２４および圧力検出器２８が設けられ、圧力検出器２８の下流側箇所に、消火設備１４とは別の予備ボンベユニット２９が分岐接続されている。減圧弁２３は、消火用窒素ガスボンベ１１から選択弁２０および切替弁２７を経て送給される窒素ガスを、所定圧力、例えば１．２〜３．０ＭＰａＧの圧力に減圧して始動弁ユニット１２に供給する。圧力検出器２８は、始動弁ユニット１２の作動時にガス供給通路２２内のガス圧力が所定値以下になったのを検出して警報信号を出力し、後述するように、予備ボンベユニット２９からガスが供給するように制御させる。
【００２４】
図２は始動弁ユニット１２および予備ボンベユニット２９の詳細を示した系統図であり、同図において、図１と同一若しくは相当するものに同一符号を付して、重複する説明を省略する。始動弁ユニット１２は、停電が発生したときに作動して、消火用窒素ガスボンベ１１から消火用通路１９およびガス供給通路２２を通じて供給される窒素ガスの圧力を、エアモータ１０の駆動に適した所定圧力に減圧して、エアモータ１０に供給する。
【００２５】
すなわち、消火設備４とガスタービン発電装置Ｅの全体を制御するコントローラである制御盤４１（図１）から停電発生の検知に伴い出力される起動指令信号ＳＴが、始動弁ユニット１２の三方電磁弁３０、図１の消火設備１４の地下１階用の選択弁２０および切替弁２７に入力されることにより、選択弁２０が開き、切替弁２７が第２接続位置に切替えられて、消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスが選択弁２０と切替弁２７を通ってガス供給通路２２に入る。この窒素ガスは、減圧弁２３で１．２〜３．０ＭＰａＧ程度の圧力に減圧されたのち、図２の始動弁ユニット１２の分岐通路３１に流入し、窒素ガスの圧力が、パイロット減圧弁３２により主減圧弁３３を作動するのに適した圧力まで減圧される。この減圧された窒素ガスがガス速度調整弁３４を通じて主減圧弁３３に供給されることにより、主減圧弁３３が、ガス供給通路２２内を流動してくる１．２〜３．０ＭＰａＧ程度の圧力の窒素ガスを、エアモータ１０の駆動に適した圧力、例えば０．６〜１．０ＭＰａＧの圧力に減圧してエアモータ１０に供給する。
【００２６】
この始動弁ユニット１２には、パイロット減圧弁３２で調圧されたのちの窒素ガスの圧力を表示する圧力計３８および主減圧弁３３の流入側および流出側のそれぞれの窒素ガスの圧力を表示する圧力計３９，４０が設けられている。
【００２７】
このガスタービン発電装置ＥＧでは、始動弁ユニット１２の主減圧弁３３を通って０．６〜０．７ＭＰａＧ程度の所定圧力に減圧された窒素ガスの供給を受けてエアモータ１０が作動し、このエアモータ１０が、減速機８を介してガスタービンエンジン１を起動させる。ガスタービンエンジン１が起動したのちは、スタータクラッチ（図示せず）が切断されて、エアモータ１０がガスタービンエンジン１から切り離される。同時に、図１の減速機９に設けた回転センサ６２からの回転数検出信号を受けた制御盤４１が、自立運転に必要なガスタービン回転数に達したと判定したときに、始動終了信号ＳＦを出力する。この始動終了信号ＳＦが、図２の始動弁ユニット１２の三方電磁弁３０に入力されて、この三方電磁弁３０を閉止させ、これにより、主減圧弁３３が閉止されて、ガス供給通路２２からエンモータ１０へのガス供給が停止される。ガスタービンエンジン１の作動により減速機８を介して駆動される発電機９が、停電の発生期間中にわたり事業所やビルディングなどの建造物１５の電気設備や電気機器に対して給電する。ガスタービンエンジン１の燃料としては、都市ガス、灯油などが使用される。
【００２８】
前記予備ボンベユニット２９は、消火用窒素ガスボンベ１１の周辺機器の故障などにより消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスが使用できない事態に備えるほか、ガスタービン発電機ＥＧを起動でき、また、消火設備１４のメンテナンスとは無関係に、独自にガスタービン発電機ＥＧのメンテナンスを行うときにも使用できるように設けたものである。各予備ボンベユニット２９はそれぞれ、エアモータ１０の１回の起動に使用する複数本の予備用窒素ガスボンベ５４を並列に接続することによって形成されている。予備用窒素ガスボンベ５４としては、市販の安価で小型の窒素ガスボンベを用いる。また、各予備ボンベユニット２９には、所要圧力、例えば１．２〜３．０ＭＰａＧ程度の圧力で開弁するように調圧してガス供給通路２２に窒素ガスを供給するための安全弁５８付き圧力調整器５７
が設けられている。この圧力調整器５７は、市販のものを活用できる。
【００２９】
この予備ボンベユニット２９を用いたガスタービンエンジン１の模擬試験運転はつぎのようにして行われる。制御盤４１（図１）から起動指令信号ＳＴが発生し、選択弁２０と切替弁２７が作動してガス供給通路２２が共通のガス通路２６に接続されたときに、圧力検出器２８の圧力が所定値以下の場合、消火用窒素ガスボンベ１１が使用不能と判断されて、予備ボンベユニット２９が作動する。すなわち、起動指令信号ＳＴに続いて制御盤４１から予備ボンベ始動信号ＳＡが発生して、始動弁ユニット１２の三方電磁弁３０と予め定められた優先順位の最上位にある予備ボンベユニット２９の圧力調整器５７に予備ボンベ始動信号ＳＡが入力され、三方電磁弁３０と使用される予備ボンベユニット２９の圧力調整器５７が開いて、始動弁ユニット１２が前述の停電発生時と同様に作動することにより、エアモータ１０を駆動させる。エンジン機種にもよるが、この実施形態（１０００ｋＷ出力エンジン）では、予備ボンベユニット２９を４つ備えているので、ガスタービンエンジン１の起動を少なくとも４回行うことができる。
【００３０】
上記構成において、停電発生が検知されたときに、制御盤４１（図１）が、前述のように選択弁２０、切替弁２７および始動弁ユニット１２の三方電磁弁３０に対し起動指令信号ＳＴをそれぞれ出力してエアモータ１０を駆動すると同時に、図１の換気ファン４２を作動させる制御を行う。このとき、換気ダクト４８に設けられた第１切替ダンパー４９が閉じられ、かつ第２切替ダンパー５１および放出ダンパー５０が開かれる。これにより、エアモータ１０から放出される窒素ガスは、換気ファン４２の作動によって、実線矢印で示すように、換気ダクト４８を通って換気口２５から建造物１５の外部に放出され、これにより、発電パッケージ１６内の換気が行われる。
【００３１】
この停電時に地下１階Ｂ１に火災が発生しているとき、切替弁２７が、制御盤４１からの消火指令信号ＳＤにより、選択弁２０と、ガス供給通路２２および消火用通路１９の両方とを接続する第３接続位置に切り替えられる。つまり、切替弁２７は起動指令信号ＳＴと消火指令信号ＳＤの両方を受けたとき、第３接続位置となる。さらに、制御盤４１からの制御により、第１切替ダンパー４９を開き、第２切替ダンパー５０および放出ダンパー５１を閉じて、発電パッケージ１６内の雰囲気を連通口１７から発電機室１３内に排出する。これにより、火災発生箇所の発電機室１３を外部から遮断する消防法の規定を順守することができるとともに、開かれた第１切替ダンパー４９を通って発電機室１３内に、発電パッケージ１６内の雰囲気に含まれる窒素ガスが放出されるから、発電機室１３の消火の助けとなる。
【００３２】
停電が発生していない状態において建造物１５のいずれかの階に火災が発生した場合には、火災が発生している階の消火用通路１９の選択弁２０に制御盤４１から消火指令信号ＳＤが出力されて、当該選択弁２０が開き、消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスが、開いている選択弁２０および消火用通路１９を通って噴射ヘッド１８から噴射して散布される。ここで、地下１階Ｂ１に火災が発生し、停電が発生していない場合には、消火指令信号ＳＤのみが入力された切替弁２７が第１接続位置に切替えられて、選択弁２０と消火用通路１９とが接続されて噴射ヘッド１８に窒素ガスが供給され、ガスタービン発電装置ＥＧには窒素ガスが供給されない。
【００３３】
消火設備１４に備えられている消火用窒素ガスボンベ１１は、エアモータ１０の駆動に適した圧力よりも格段に高い圧力で充填されている。この消火用窒素ガスボンベ１１から共通のガス通路２６、選択弁２０および切替弁２７を通ってガス供給通路２２に供給されてくる窒素ガスは、始動弁ユニット１２によってエアモータ１０を円滑に駆動できる０．６〜１．０ＭＰａＧの所定圧力に減圧してエアモータ１０に供給されるので、消火用窒素
ガスボンベ１１の高圧の窒素ガスを用いながらも、エアモータ１０を円滑に駆動してガスタービンエンジン１を確実に起動させることができる。また、消火用窒素ガスボンベ１１は、市販の安価な小型の窒素ガスボンベに比べて格段に容量が大きいから、火災が発生していない場合に、エアモータ１０を法的回数だけ起動可能とする要求を十分に満たすことができる。
【００３４】
前記ガスタービン発電装置ＥＧは、圧縮空気によりエアモータを駆動する従来の空気式起動装置が必要とする、前述の大型の空気圧縮機と複数の空気槽、これらを設置するための広い設置スペース、廃油処理などが全て不要となるから、設置スペース、製造コストおよびメンテナンスコストを大幅に低減できる。また、エアモータ１０を使用しているから、電気モータで起動する従来の電気式起動装置が持つ、迅速な再起動の困難性、高いランニングコストなどの不利もない。さらに、このガスタービン発電装置ＥＧは、窒素ガスが所要圧力に充填済みの市販の窒素ガスボンベ１１をそのまま用いるので、窒素ガスを充填する作業を行う必要がなく、かつガス事業法に規定されているガス圧力および容量の適用範囲外で窒素ガスを用いることができるので、設備の構築が一層安価となる。
【００３５】
しかも、前記ガスタービン発電装置ＥＧでは、消火設備１４に備えられている消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスをエアモータ１０の駆動用流体に共用してガスタービンエンジン１を起動させるので、ガスタービンの起動専用の窒素ガスボンベを別途備える必要がない。したがって、ガスタービン発電装置ＥＧと消火設備１４とを個別の設置場所に設置する場合に比べて、全体のシステム構成を簡素化することができる。また、消火用流体とエアモータ１０の駆動用流体とに共用する窒素ガスが充填された消火用窒素ガスボンベ１１の圧力を定期的にチェック確認して、必要に応じて消火用窒素ガスボンベ１１を交換することにより、ガスタービン発電装置ＥＧにおける起動装置と消火設備１４との双方を同時に管理することができる。
【００３６】
なお、エアモータ１０を駆動する不燃性ガスとしては、実施形態で用いた窒素ガス以外の、例えばＣＯ2 ガスなどの圧縮ガスを用いてエアモータ１０を駆動することもできるが、窒素ガスを用いれば、ＣＯ2 ガスなどを用いる場合の大気汚染や温室効果ガスの発生といった問題が生じないとともに、高圧でも発火しにくいことから、ガス燃料で駆動するガスタービンエンジン１に支障なく用いることができる。また、従来の消火設備１４には、ＣＯ2 やハロンなどの圧縮ガスを消火用流体に用いたものが存在するが、このような圧縮ガスを窒素ガスに変更することで、消火設備１４の消火用ガスとエアモータ１０の駆動用ガスとに共用できるうえに、大気汚染などの公害発生を防止できる利点がある。
【００３７】
ところで、非常用ガスタービン発電装置ＥＧのガスタービンエンジン１には、メンテナンスの一項目として、１ヵ月当たり１回の起動確認のための模擬試験運転を行うことが要求されている。一方、消火用窒素ガスボンベ１１を備えた消火設備１４には、起動のテスト確認を１年に２回行うことが要求されている。この消火設備１４のテスト確認は、消火設備１４の各噴射ヘッド１８から窒素ガスを実際に噴出させるような確認運転を行うことは困難であるから、多数本備えられている消火用窒素ガスボンベ１１のうちの、例えば１本または２本が空になるまで窒素ガスを放出させて、その際に開いた圧力調整器２１から窒素ガスが所要圧力で放出されたか否かを判別する模擬確認を行っているのが実状である。
【００３８】
図１の実施形態では、消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスを、ガスタービン発電装置ＥＧのエアモータ１０の駆動用流体および消火設備１４の消火用流体に共用するようになっているから、上述のガスタービン発電装置ＥＧの模擬試験運転および消火設備１４のテスト確認は、いずれも消火用窒素ガスボンベ１１から窒素ガスが常に円滑、かつ確実に供給される状態に保持されているか否かをチェックすることになる。そこで、この実施形態では、１か月当たり１回つまり１年に１２回行うことが要求されているガスタービンエンジン１の起動の模擬試験運転を、一部の消火用窒素ガスボンベ１１を用いて１年に２回行うことにより達成できる。
【００３９】
すなわち、消火設備１４の消火用窒素ボンベ１１を用いたガスタービンエンジン１の模擬試験運転は、地下１階Ｂ１の消火用通路１９に設けた選択弁２０を起動指令信号ＳＴの入力により開くとともに、三方電磁弁３０（図２）に起動指令信号ＳＴを与えて始動弁ユニット１２を作動させ、エアモータ１０を駆動してガスタービンエンジン１が安定に起動されたか否かを判別する。このように、消火設備１４の予備窒素ガスボンベ１１から窒素ガスをガス供給通
路２２に放出してガスタービンエンジン１の起動の模擬運転試験を行えば、並列接続された各消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスが共通のガス通路２６を通ってガス供給通路２２に確実に供給できる状態に保たれていることが判明するので、このガス供給通路２２から分岐している地下１階Ｂ１の消火用通路１９を含む全ての消火用通路１９が、窒素ガスを確実に供給できる状態に保たれていることを確認できる。
【００４０】
換言すれば、消火設備１４の消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスを用いたガスタービンエンジン１の起動の模擬試験運転は、消火設備１４のテスト確認をも兼ねていることになる。したがって、消火設備１４の消火用窒素ガスボンベ１１を用いてガスタービンエンジン１の起動の模擬試験運転を１年に２回行うことにより、消火設備１４に要求されている１年に２回のテスト確認を省略できるので、消火設備１４におけるメンテナンス費用を削減できるとともに、設備管理が容易となる。
【００４１】
ただし、予備ホンベユニット２９を備えているので、消火設備１４のテスト確認とは別に、独自にガスタービン発電装置ＥＧのメンテナンスを行うために、ガスタービンエンジン１の起動の模擬試験運転を行うこともできる。つまり、消火設備１４の予備窒素ガスボンベ１１を使用せずに、予備ホンベユニット２９のみを使用して、ガスタービンエンジン１の起動テストを行うことができる。
【００４２】
切替弁２７は省略してもよい。その場合、火災発生の検知または停電発生の検知のいずれによっても、地階Ｂ１の消火用通路１９とガス供給通路２２の両方に窒素ガスが供給されて、噴射ヘッド１８から窒素ガスが噴射されるとともに、前述のとおり、エアモータ１０からも窒素ガスが放出されるので、特に地階Ｂ１が広い場合に、窒素ガスの充填が迅速になされる利点がある。また、発電パッケージ１６内の火災発生に対しても、発電パッケージ１６の内外から窒素ガスにより消火できるので、有効である。
【００４３】
図３は第２実施形態を示す。この第２実施形態は、消火設備に併設されるものではなく、例えば、電源車に搭載されて、防災時などに現場に移動して電力を供給するガスタービン発電装置ＥＧであり、図２に示した予備ボンベユニット２９と同様なものを、必須のボンベユニット６９として備えている。各ボンベユニット６９は、不燃性ガスの一種である窒素を貯留した複数の市販のガスボンベ５４Ａを有しており、すべてのボンベユニット６９が、共通のガス供給通路２２Ａを介して始動弁ユニット１２に接続されている。また、電源車にはガスタービンエンジン１の燃料（例えば灯油）も搭載される。
【００４４】
始動にあたっては、ガスタービン発電装置ＥＧの全体を制御するコントローラである制御盤６１を手動操作して、この制御盤６１から起動指令信号ＳＴ１を発生させる。この信号ＳＴ１が、始動弁ユニット１２の三方電磁弁３０と、予め定められた優先順位の最上位にあるボンベユニット６９の圧力調整器５７とに入力され、三方電磁弁３０と使用されるボンベユニット６９の圧力調整器５７が開いて、始動弁ユニット１２が前述の停電発生時と同様に作動することにより、エアモータ１０を駆動させる。これにより、減速機８を介してガスタービンエンジン１が起動される。１回目の起動が不成功であった場合、優先順位の２番目以降のボンベユニット６９が順次使用されて、２回目以降の起動がなされる。
【００４５】
上記構成において、電源車に搭載されて災害現場、工事現場などに移動したガスタービン発電装置ＥＧは、自身が持つガスボンベ５４Ａに貯留した窒素ガスによりエアモータ１０を駆動することから、大型の空気圧縮機や空気槽のような他の駆動源を必要とすることなく、容易にガスタービンエンジン１を起動することができる。また、使用済みのガスボンベ５４Ａを交換するだけで済むから、ランニングコストも大幅に低減する。さらに、始動弁ユニット１２が、ガスボンベ５４Ａからの窒素ガスの圧力をエアモータ１０の駆動に適した圧力に調圧するので、エアモータ１０を円滑に駆動してガスタービンエンジン１を起動することができる。
【００４６】
また、複数の前記ガスボンベ５４Ａで１回の起動に使用する１つのボンベユニット６９が形成されているので、市販の小型で安価なガスボンベ５４Ａをそのまま使用して、１回の起動に必要な大きなガス容量のボンベユニット６９を作製できる。また、１回の起動に使用するボンベユニット６９を複数備えているので、ガスタービンエンジン１の複数回の起動を行うことができる。
【００４７】
以上説明した実施形態ではガスタービンエンジン１を用いたが、本発明は、他のエンジン、例えば、ガスエンジン、ディーゼルエンジン、マイクロガスタービンなどによって発電機９を駆動するタイプにも適用できる。
【００４８】
なお、本発明は、以上の実施形態で示した内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４９】
１ ガスタービンエンジン
９ 発電機
１０ エアモータ
１１ 消火用窒素ガスボンベ（ガスボンベ）
１２ 始動弁ユニット
１４ 消火設備
１８ 噴射ヘッド
１９ 消火用通路
２２ ガス供給通路
２９ 予備ボンベユニット
５４ 予備用ガスボンベ
５４Ａ ガスボンベ
６９ ボンベユニット
ＥＧ エンジン発電装置
ＳＴ，ＳＴ１ 起動指令信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、停電発生時や災害発生時に起動用のエアモータを駆動させて駆動源のエンジンを起動することにより発電を行う非常用のエンジン発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、非常用エンジン発電装置のスタータとして、電気モータまたはエアモータのいずれかが一般的に採用されている。例えば、液体燃料で駆動するエンジンを用いた非常用発電装置のスタータには、電気モータを用いるのが通例である。これは、地震などの災害発生時に都市ガスなどのガス燃料の供給が停止することがあるからである。一方、ガス燃料で駆動するガスタービンのようなエンジンを採用した非常用発電装置のスタータにはエアモータが用いられる。これは、ガス燃料で駆動するエンジンのスタータに電気モータを用いると、漏れたガスに電気モータの火花が引火する可能性があるからである。従来のエアモータ式スタータでは、空気槽からエアモータに高圧空気を供給しており（特許文献１）、併設した大型の空気圧縮機により、空気槽に高圧空気を貯留している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１７３７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電気モータをスタータに用いる場合は、エンジンを起動した後に、電源盤に搭載されたバッテリを所定電圧になるまで充電するのに相当の時間を要するので、停電発生時にエンジンを起動したのちに、つぎの停電発生に対して迅速に対応することが難しい。また、バッテリは、これが放電した電力分だけ迅速に充電して使用可能状態に維持する必要があるから、充電用電源としての電源盤を常に通電状態にしておく必要がある。さらに、バッテリの消耗度合いなどの煩雑な管理を常時継続して行わなければならず、しかも、使用不能となったバッテリを廃棄処理する必要があり、環境汚染の原因となる。
【０００５】
一方、エアモータを用いる場合は、前記空気圧縮機および空気槽を設置するための広い設置スペースおよび設置工事が必要であるうえに、空気圧縮機の運転中に発生する騒音と振動を抑制するための防振装置および防音パッケージなどの付属設備や、空気圧縮機の駆動電源および空気圧縮機の作動の際に高圧の圧縮空気に混入する潤滑油を回収するためのドレンチャンバーなどを設ける必要もあり、設備コストが高くつく。また、エアモータを法的回数だけ起動可能とする要求を満たすために、大型の空気槽が必要であり、この空気槽に空気圧縮機の駆動により圧縮空気を所定圧力に充填するのに時間がかかり、さらに、ドレンチャンバーで回収した潤滑油を産業廃棄物として処理するためのメンテナンスなどが必要であり、ランニングコストも高くつく。
【０００６】
そこで、本件発明者は、消火設備に設けられる消火用のガスボンベに着目し、これをエアモータの駆動源として共用する発想に至った。本発明は、このような消火設備との共用により、設置スペース、設備コストおよびランニングコストを共に低減できる構成としながらも、エアモータを円滑に駆動してエンジンを起動することができるエンジン発電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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一構成に係るエンジン発電装置は、ガスボンベに貯留した不燃性ガスを噴射して消火を行う消火設備に併設されるエンジン発電装置であって、エンジンを起動するエアモータと、起動指令により作動して前記ガスボンベからの不燃性ガスを調圧して前記エアモータに供給する始動弁ユニットとを備えている。
【０００８】
このエンジン発電装置によれば、ガスボンベの不燃性ガスによりエアモータを駆動することから、停電時にエンジンを起動することができるとともに、従来の大型の空気圧縮機および空気槽が不要になるので、設置スペースおよび製造コストを大幅に低減することができる。また、使用済みのガスボンベを交換するだけで済むから、ランニングコストも大幅に低減する。さらに、ビルディンイグや事業所などに配置することが義務付けられている消火設備の消火用ガスと、エンジンを起動するエアモータの駆動用ガスとを共用しているから、エアモータの駆動用ガス源として専用のガスボンベを別途用意する必要がないので、消火設備を含めた全体構成を一層簡素化できるのに加え、消火設備に対し運転管理面で連係しながら運用することができる利点がある。また、始動弁ユニットが、消火設備に具備されているガスボンベの不燃性ガスの圧力をエアモータの駆動に適した圧力に調圧するので、エアモータを円滑に駆動してエンジンを起動することができる。
【０００９】
本発明において、前記不燃性ガスとして窒素ガスを用いることが好ましい。窒素ガスは、高圧でも発火しにくいので、ガス燃料で駆動するエンジンを起動するエアモータの駆動用流体として好適に用いることができる。さらに、窒素ガスは、ＣＯ2 ガスなどとは異なり、大気汚染や温室効果ガスの発生といった問題がない。
【００１０】
本発明において、前記始動弁ユニットが前記ガスボンベからの不燃性ガスを減圧することが好ましい。これにより、ガスボンベに貯留された不燃性ガスの圧力が、エアモータの起動に不適な高圧で、かつ、ばらつきがあっても、そのガス圧力を、始動弁ユニットで減圧することによってエアモータの駆動に適した所定圧力に調圧することができるので、圧力にばらつきがある市販のガスボンベを使用することができる。
【００１１】
本発明において、前記消火設備における前記ガスボンベから噴射ヘッドへ不燃性ガスを供給する消火用通路に、前記エアモータへのガス供給通路が分岐接続されていることが好ましい。これにより、分岐通路を設けるだけの簡単な構造で、エアモータに不燃性ガスを駆動用ガスとして供給できる。
【００１２】
本発明において、前記消火設備とは別に、不燃性ガスを貯留した予備用ガスボンベを備え、複数の前記予備用ガスボンベでエンジンの１回の起動に使用する１つの予備ボンベユニットが形成され、複数の前記予備ボンベユニットを備えていることが好ましい。これにより、何らかの原因で消火設備のガスボンベを使用できない事態が生じても、予備ボンベユニットを使用してエンジンを起動できる。また、１回の起動に使用する予備ボンベユニットを複数備えているので、エンジンの複数回の起動を行うことができる。予備用ガスボンベとして、市販の小型で安価なガスボンベをそのまま使用して、１回の起動に必要な大きなガス容量の予備ボンベユニットを作製できるので、安価である。
【００１３】
本発明の他の構成に係るエンジン発電装置は、エンジンと、このエンジンにより駆動される発電機と、前記エンジンを起動するエアモータと、不燃性ガスを貯留したガスボンベと、起動指令により作動して前記ガスボンベからの不燃性ガスを調圧して前記エアモータに供給する始動弁ユニットとを備えている。
【００１４】
この構成によれば、ガスボンベに貯留した不燃性ガスによりエアモータを駆動することから、停電時にエンジンを起動することができるとともに、従来の大型の空気圧縮機および空気槽が不要になるので、設置スペースおよび製造コストを大幅に低減することができる。また、使用済みのガスボンベを交換するだけで済むから、ランニングコストも大幅に低減する。さらに、始動弁ユニットが、ガスボンベからの不燃性ガスの圧力をエアモータの駆動に適した圧力に調圧するので、エアモータを円滑に駆動してエンジンを起動することができる。
【００１５】
本発明において、複数の前記ガスボンベで１回の起動に使用する１つのボンベユニットが形成され、複数の前記ボンベユニットを備えているのが好ましい。これにより、市販の小型で安価なガスボンベをそのまま使用して、１回の起動に必要な大きなガス容量のボンベユニットを作製できる。また、１回の起動に使用するボンベユニットを複数備えているので、エンジンの複数回の起動を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のエンジン発電装置によれば、停電時でもエンジンを起動できるとともに、従来の大型の空気圧縮機および空気槽が不要になるので、設置スペースおよび製造コストを大幅に低減することができ、ランニングコストも大幅に低減する。また、ガスボンベからの不燃性ガスの圧力を始動弁ユニットによりエアモータを駆動できる圧力に調圧するので、エアモータを円滑に駆動してエンジンを起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジン発電装置を示す概略構成図である。
【図２】図１の要部を示す系統図である。
【図３】第２実施形態に係るエンジン発電装置の要部を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る非常用のガスタービン発電装置ＥＧと消火設備１４の全体構成を示している。ここでは発電装置ＥＧはガスタービン発電装置である。このガスタービン発電装置ＥＧは、事業所やビルディングなどの建造物１５における、例えば地下１階Ｂ１の発電機室１３に設置されている。ガスタービンエンジン１は、圧縮機２、燃焼器３およびタービン４を主構成要素として構成され、減速機８を介して発電機９に接続されている。他方、消火設備１４は、建造物１５の全体、例えば、地下１階Ｂ１、１階Ｆ１および２階Ｆ２に設置されている。
【００１９】
ガスタービンエンジン１、減速機８および発電機９は発電パッケージ１６内に収納されており、発電パッケージ１６に建造物１５の外部から発電パッケージ１６内の圧縮機２に空気Ａを導入する吸気ダクト４３が接続され、吸気ダクト４３内に消音器４４が配置されている。発電パッケージ１６にはさらに、発電パッケージ１６内の換気を行う換気ダクト４８が接続されている。換気ダクト４８内には、換気ファン４２が配置され、換気ファン４２の下流側に、発電パッケージ１６内を発電機室１３に連通させる連通口１７を開閉する第１切替ダンパー４９、建造物１５の外部に開口した換気口２５を開閉する放出ダンパー５０、および換気ファン４２と放出ダンパー５０との間に位置する第２切替ダンパー５１が設けられている。タービン４からの排気ガスＧは消音器５２を経て排気ダクト５３から外部に排出される。
【００２０】
前記ガスタービン発電装置ＥＧは、建造物１５に設置されている消火設備１４に併設されている。消火設備１４は、消火用流体として用いる不燃性ガスの一種である窒素ガスを所定の高い圧力で貯留した大きな容量の消火用窒素ガスボンベ１１が、建造物１５のボンベ室に所要本数だけ設置されている。この消火用窒素ガスボンベ１１の出口が、共通のガス通路２６で接続され、この共通のガス通路２６が、建造物１５における各階Ｂ１、Ｆ１、Ｆ２の天井付近にそれぞれ装備された複数の噴射ヘッド（スプリンクラー）１８に、各階Ｂ１、Ｆ１、Ｆ２毎に個別に配管された複数の消火用通路１９および各消火用通路１９を開閉する選択弁２０を介して接続されている。消火用窒素ガスボンベ１１には窒素ガスが３０ＭＰａＧ（ゲージ圧）程度の高い圧力で充填されている。
【００２１】
この消火設備１４は、火災発生した階の火災検知器（図示せず）によって火災発生が検知されると、該当する階Ｂ１、Ｆ１、Ｆ２の選択弁２０に起動指令信号ＳＴが入力されることにより、その選択弁２０が開いて、窒素ガスボンベ１１の窒素ガスが、消火用通路１９を通じて各噴射ヘッド１８から噴射して散布される。
【００２２】
前記ガスタービン発電装置ＥＧは、ガスタービンエンジン１を起動するエアモータ１０と、前記始動弁ユニット１２を介してガスタービンエンジン１の起動用のエアモータ１０に窒素ガスを供給するガス供給通路２２を備えている。このガス供給通路２２の上流側端が、消火設備１４における地下１階の消火用通路１９に分岐接続されており、その分岐点に切替弁２７が設けられている。この切替弁２７は、選択弁２０と消火用通路１９を接続する第１接続位置と、選択弁２０とガス供給通路２２を接続する第２接続位置と、選択弁２０と消火用通路１９およびガス供給通路２２の両方を接続する第３接続位置と、選択弁２０と消火用窒素ガスボンベ１１およびガス供給通路２２とを遮断する閉止位置とに切り替えられる。これにより、ガスタービン発電装置ＥＧは、消火設備１４の消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスを、エアモータ駆動用の不燃性ガスとしてに共用できる構成とされている。
【００２３】
ガス供給通路２２には、起動指令により消火用ガスボンベ１１からの不燃性ガスをエアモータ１０の駆動に適した所定圧力に調圧してエアモータ１０に供給する始動弁ユニット１２が設けられている。始動弁ユニット１２の上流側で、かつ切替弁２７の下流側箇所には、減圧弁２３、逆止弁２４および圧力検出器２８が設けられ、圧力検出器２８の下流側箇所に、消火設備１４とは別の予備ボンベユニット２９が分岐接続されている。減圧弁２３は、消火用窒素ガスボンベ１１から選択弁２０および切替弁２７を経て送給される窒素ガスを、所定圧力、例えば１．２〜３．０ＭＰａＧの圧力に減圧して始動弁ユニット１２に供給する。圧力検出器２８は、始動弁ユニット１２の作動時にガス供給通路２２内のガス圧力が所定値以下になったのを検出して警報信号を出力し、後述するように、予備ボンベユニット２９からガスが供給するように制御させる。
【００２４】
図２は始動弁ユニット１２および予備ボンベユニット２９の詳細を示した系統図であり、同図において、図１と同一若しくは相当するものに同一符号を付して、重複する説明を省略する。始動弁ユニット１２は、停電が発生したときに作動して、消火用窒素ガスボンベ１１から消火用通路１９およびガス供給通路２２を通じて供給される窒素ガスの圧力を、エアモータ１０の駆動に適した所定圧力に減圧して、エアモータ１０に供給する。
【００２５】
すなわち、消火設備４とガスタービン発電装置Ｅの全体を制御するコントローラである制御盤４１（図１）から停電発生の検知に伴い出力される起動指令信号ＳＴが、始動弁ユニット１２の三方電磁弁３０、図１の消火設備１４の地下１階用の選択弁２０および切替弁２７に入力されることにより、選択弁２０が開き、切替弁２７が第２接続位置に切替えられて、消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスが選択弁２０と切替弁２７を通ってガス供給通路２２に入る。この窒素ガスは、減圧弁２３で１．２〜３．０ＭＰａＧ程度の圧力に減圧されたのち、図２の始動弁ユニット１２の分岐通路３１に流入し、窒素ガスの圧力が、パイロット減圧弁３２により主減圧弁３３を作動するのに適した圧力まで減圧される。この減圧された窒素ガスがガス速度調整弁３４を通じて主減圧弁３３に供給されることにより、主減圧弁３３が、ガス供給通路２２内を流動してくる１．２〜３．０ＭＰａＧ程度の圧力の窒素ガスを、エアモータ１０の駆動に適した圧力、例えば０．６〜１．０ＭＰａＧの圧力に減圧してエアモータ１０に供給する。
【００２６】
この始動弁ユニット１２には、パイロット減圧弁３２で調圧されたのちの窒素ガスの圧力を表示する圧力計３８および主減圧弁３３の流入側および流出側のそれぞれの窒素ガスの圧力を表示する圧力計３９，４０が設けられている。
【００２７】
このガスタービン発電装置ＥＧでは、始動弁ユニット１２の主減圧弁３３を通って０．６〜０．７ＭＰａＧ程度の所定圧力に減圧された窒素ガスの供給を受けてエアモータ１０が作動し、このエアモータ１０が、減速機８を介してガスタービンエンジン１を起動させる。ガスタービンエンジン１が起動したのちは、スタータクラッチ（図示せず）が切断されて、エアモータ１０がガスタービンエンジン１から切り離される。同時に、図１の減速機９に設けた回転センサ６２からの回転数検出信号を受けた制御盤４１が、自立運転に必要なガスタービン回転数に達したと判定したときに、始動終了信号ＳＦを出力する。この始動終了信号ＳＦが、図２の始動弁ユニット１２の三方電磁弁３０に入力されて、この三方電磁弁３０を閉止させ、これにより、主減圧弁３３が閉止されて、ガス供給通路２２からエンモータ１０へのガス供給が停止される。ガスタービンエンジン１の作動により減速機８を介して駆動される発電機９が、停電の発生期間中にわたり事業所やビルディングなどの建造物１５の電気設備や電気機器に対して給電する。ガスタービンエンジン１の燃料としては、都市ガス、灯油などが使用される。
【００２８】
前記予備ボンベユニット２９は、消火用窒素ガスボンベ１１の周辺機器の故障などにより消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスが使用できない事態に備えるほか、ガスタービン発電機ＥＧを起動でき、また、消火設備１４のメンテナンスとは無関係に、独自にガスタービン発電機ＥＧのメンテナンスを行うときにも使用できるように設けたものである。各予備ボンベユニット２９はそれぞれ、エアモータ１０の１回の起動に使用する複数本の予備用窒素ガスボンベ５４を並列に接続することによって形成されている。予備用窒素ガスボンベ５４としては、市販の安価で小型の窒素ガスボンベを用いる。また、各予備ボンベユニット２９には、所要圧力、例えば１．２〜３．０ＭＰａＧ程度の圧力で開弁するように調圧してガス供給通路２２に窒素ガスを供給するための安全弁５８付き圧力調整器５７
が設けられている。この圧力調整器５７は、市販のものを活用できる。
【００２９】
この予備ボンベユニット２９を用いたガスタービンエンジン１の模擬試験運転はつぎのようにして行われる。制御盤４１（図１）から起動指令信号ＳＴが発生し、選択弁２０と切替弁２７が作動してガス供給通路２２が共通のガス通路２６に接続されたときに、圧力検出器２８の圧力が所定値以下の場合、消火用窒素ガスボンベ１１が使用不能と判断されて、予備ボンベユニット２９が作動する。すなわち、起動指令信号ＳＴに続いて制御盤４１から予備ボンベ始動信号ＳＡが発生して、始動弁ユニット１２の三方電磁弁３０と予め定められた優先順位の最上位にある予備ボンベユニット２９の圧力調整器５７に予備ボンベ始動信号ＳＡが入力され、三方電磁弁３０と使用される予備ボンベユニット２９の圧力調整器５７が開いて、始動弁ユニット１２が前述の停電発生時と同様に作動することにより、エアモータ１０を駆動させる。エンジン機種にもよるが、この実施形態（１０００ｋＷ出力エンジン）では、予備ボンベユニット２９を４つ備えているので、ガスタービンエンジン１の起動を少なくとも４回行うことができる。
【００３０】
上記構成において、停電発生が検知されたときに、制御盤４１（図１）が、前述のように選択弁２０、切替弁２７および始動弁ユニット１２の三方電磁弁３０に対し起動指令信号ＳＴをそれぞれ出力してエアモータ１０を駆動すると同時に、図１の換気ファン４２を作動させる制御を行う。このとき、換気ダクト４８に設けられた第１切替ダンパー４９が閉じられ、かつ第２切替ダンパー５１および放出ダンパー５０が開かれる。これにより、エアモータ１０から放出される窒素ガスは、換気ファン４２の作動によって、実線矢印で示すように、換気ダクト４８を通って換気口２５から建造物１５の外部に放出され、これにより、発電パッケージ１６内の換気が行われる。
【００３１】
この停電時に地下１階Ｂ１に火災が発生しているとき、切替弁２７が、制御盤４１からの消火指令信号ＳＤにより、選択弁２０と、ガス供給通路２２および消火用通路１９の両方とを接続する第３接続位置に切り替えられる。つまり、切替弁２７は起動指令信号ＳＴと消火指令信号ＳＤの両方を受けたとき、第３接続位置となる。さらに、制御盤４１からの制御により、第１切替ダンパー４９を開き、第２切替ダンパー５０および放出ダンパー５１を閉じて、発電パッケージ１６内の雰囲気を連通口１７から発電機室１３内に排出する。これにより、火災発生箇所の発電機室１３を外部から遮断する消防法の規定を順守することができるとともに、開かれた第１切替ダンパー４９を通って発電機室１３内に、発電パッケージ１６内の雰囲気に含まれる窒素ガスが放出されるから、発電機室１３の消火の助けとなる。
【００３２】
停電が発生していない状態において建造物１５のいずれかの階に火災が発生した場合には、火災が発生している階の消火用通路１９の選択弁２０に制御盤４１から消火指令信号ＳＤが出力されて、当該選択弁２０が開き、消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスが、開いている選択弁２０および消火用通路１９を通って噴射ヘッド１８から噴射して散布される。ここで、地下１階Ｂ１に火災が発生し、停電が発生していない場合には、消火指令信号ＳＤのみが入力された切替弁２７が第１接続位置に切替えられて、選択弁２０と消火用通路１９とが接続されて噴射ヘッド１８に窒素ガスが供給され、ガスタービン発電装置ＥＧには窒素ガスが供給されない。
【００３３】
消火設備１４に備えられている消火用窒素ガスボンベ１１は、エアモータ１０の駆動に適した圧力よりも格段に高い圧力で充填されている。この消火用窒素ガスボンベ１１から共通のガス通路２６、選択弁２０および切替弁２７を通ってガス供給通路２２に供給されてくる窒素ガスは、始動弁ユニット１２によってエアモータ１０を円滑に駆動できる０．６〜１．０ＭＰａＧの所定圧力に減圧してエアモータ１０に供給されるので、消火用窒素
ガスボンベ１１の高圧の窒素ガスを用いながらも、エアモータ１０を円滑に駆動してガスタービンエンジン１を確実に起動させることができる。また、消火用窒素ガスボンベ１１は、市販の安価な小型の窒素ガスボンベに比べて格段に容量が大きいから、火災が発生していない場合に、エアモータ１０を法的回数だけ起動可能とする要求を十分に満たすことができる。
【００３４】
前記ガスタービン発電装置ＥＧは、圧縮空気によりエアモータを駆動する従来の空気式起動装置が必要とする、前述の大型の空気圧縮機と複数の空気槽、これらを設置するための広い設置スペース、廃油処理などが全て不要となるから、設置スペース、製造コストおよびメンテナンスコストを大幅に低減できる。また、エアモータ１０を使用しているから、電気モータで起動する従来の電気式起動装置が持つ、迅速な再起動の困難性、高いランニングコストなどの不利もない。さらに、このガスタービン発電装置ＥＧは、窒素ガスが所要圧力に充填済みの市販の窒素ガスボンベ１１をそのまま用いるので、窒素ガスを充填する作業を行う必要がなく、かつガス事業法に規定されているガス圧力および容量の適用範囲外で窒素ガスを用いることができるので、設備の構築が一層安価となる。
【００３５】
しかも、前記ガスタービン発電装置ＥＧでは、消火設備１４に備えられている消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスをエアモータ１０の駆動用流体に共用してガスタービンエンジン１を起動させるので、ガスタービンの起動専用の窒素ガスボンベを別途備える必要がない。したがって、ガスタービン発電装置ＥＧと消火設備１４とを個別の設置場所に設置する場合に比べて、全体のシステム構成を簡素化することができる。また、消火用流体とエアモータ１０の駆動用流体とに共用する窒素ガスが充填された消火用窒素ガスボンベ１１の圧力を定期的にチェック確認して、必要に応じて消火用窒素ガスボンベ１１を交換することにより、ガスタービン発電装置ＥＧにおける起動装置と消火設備１４との双方を同時に管理することができる。
【００３６】
なお、エアモータ１０を駆動する不燃性ガスとしては、実施形態で用いた窒素ガス以外の、例えばＣＯ2 ガスなどの圧縮ガスを用いてエアモータ１０を駆動することもできるが、窒素ガスを用いれば、ＣＯ2 ガスなどを用いる場合の大気汚染や温室効果ガスの発生といった問題が生じないとともに、高圧でも発火しにくいことから、ガス燃料で駆動するガスタービンエンジン１に支障なく用いることができる。また、従来の消火設備１４には、ＣＯ2 やハロンなどの圧縮ガスを消火用流体に用いたものが存在するが、このような圧縮ガスを窒素ガスに変更することで、消火設備１４の消火用ガスとエアモータ１０の駆動用ガスとに共用できるうえに、大気汚染などの公害発生を防止できる利点がある。
【００３７】
ところで、非常用ガスタービン発電装置ＥＧのガスタービンエンジン１には、メンテナンスの一項目として、１ヵ月当たり１回の起動確認のための模擬試験運転を行うことが要求されている。一方、消火用窒素ガスボンベ１１を備えた消火設備１４には、起動のテスト確認を１年に２回行うことが要求されている。この消火設備１４のテスト確認は、消火設備１４の各噴射ヘッド１８から窒素ガスを実際に噴出させるような確認運転を行うことは困難であるから、多数本備えられている消火用窒素ガスボンベ１１のうちの、例えば１本または２本が空になるまで窒素ガスを放出させて、その際に開いた圧力調整器２１から窒素ガスが所要圧力で放出されたか否かを判別する模擬確認を行っているのが実状である。
【００３８】
図１の実施形態では、消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスを、ガスタービン発電装置ＥＧのエアモータ１０の駆動用流体および消火設備１４の消火用流体に共用するようになっているから、上述のガスタービン発電装置ＥＧの模擬試験運転および消火設備１４のテスト確認は、いずれも消火用窒素ガスボンベ１１から窒素ガスが常に円滑、かつ確実に供給される状態に保持されているか否かをチェックすることになる。そこで、この実施形態では、１か月当たり１回つまり１年に１２回行うことが要求されているガスタービンエンジン１の起動の模擬試験運転を、一部の消火用窒素ガスボンベ１１を用いて１年に２回行うことにより達成できる。
【００３９】
すなわち、消火設備１４の消火用窒素ボンベ１１を用いたガスタービンエンジン１の模擬試験運転は、地下１階Ｂ１の消火用通路１９に設けた選択弁２０を起動指令信号ＳＴの入力により開くとともに、三方電磁弁３０（図２）に起動指令信号ＳＴを与えて始動弁ユニット１２を作動させ、エアモータ１０を駆動してガスタービンエンジン１が安定に起動されたか否かを判別する。このように、消火設備１４の予備窒素ガスボンベ１１から窒素ガスをガス供給通
路２２に放出してガスタービンエンジン１の起動の模擬運転試験を行えば、並列接続された各消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスが共通のガス通路２６を通ってガス供給通路２２に確実に供給できる状態に保たれていることが判明するので、このガス供給通路２２から分岐している地下１階Ｂ１の消火用通路１９を含む全ての消火用通路１９が、窒素ガスを確実に供給できる状態に保たれていることを確認できる。
【００４０】
換言すれば、消火設備１４の消火用窒素ガスボンベ１１の窒素ガスを用いたガスタービンエンジン１の起動の模擬試験運転は、消火設備１４のテスト確認をも兼ねていることになる。したがって、消火設備１４の消火用窒素ガスボンベ１１を用いてガスタービンエンジン１の起動の模擬試験運転を１年に２回行うことにより、消火設備１４に要求されている１年に２回のテスト確認を省略できるので、消火設備１４におけるメンテナンス費用を削減できるとともに、設備管理が容易となる。
【００４１】
ただし、予備ホンベユニット２９を備えているので、消火設備１４のテスト確認とは別に、独自にガスタービン発電装置ＥＧのメンテナンスを行うために、ガスタービンエンジン１の起動の模擬試験運転を行うこともできる。つまり、消火設備１４の予備窒素ガスボンベ１１を使用せずに、予備ホンベユニット２９のみを使用して、ガスタービンエンジン１の起動テストを行うことができる。
【００４２】
切替弁２７は省略してもよい。その場合、火災発生の検知または停電発生の検知のいずれによっても、地階Ｂ１の消火用通路１９とガス供給通路２２の両方に窒素ガスが供給されて、噴射ヘッド１８から窒素ガスが噴射されるとともに、前述のとおり、エアモータ１０からも窒素ガスが放出されるので、特に地階Ｂ１が広い場合に、窒素ガスの充填が迅速になされる利点がある。また、発電パッケージ１６内の火災発生に対しても、発電パッケージ１６の内外から窒素ガスにより消火できるので、有効である。
【００４３】
図３は第２実施形態を示す。この第２実施形態は、消火設備に併設されるものではなく、例えば、電源車に搭載されて、防災時などに現場に移動して電力を供給するガスタービン発電装置ＥＧであり、図２に示した予備ボンベユニット２９と同様なものを、必須のボンベユニット６９として備えている。各ボンベユニット６９は、不燃性ガスの一種である窒素を貯留した複数の市販のガスボンベ５４Ａを有しており、すべてのボンベユニット６９が、共通のガス供給通路２２Ａを介して始動弁ユニット１２に接続されている。また、電源車にはガスタービンエンジン１の燃料（例えば灯油）も搭載される。
【００４４】
始動にあたっては、ガスタービン発電装置ＥＧの全体を制御するコントローラである制御盤６１を手動操作して、この制御盤６１から起動指令信号ＳＴ１を発生させる。この信号ＳＴ１が、始動弁ユニット１２の三方電磁弁３０と、予め定められた優先順位の最上位にあるボンベユニット６９の圧力調整器５７とに入力され、三方電磁弁３０と使用されるボンベユニット６９の圧力調整器５７が開いて、始動弁ユニット１２が前述の停電発生時と同様に作動することにより、エアモータ１０を駆動させる。これにより、減速機８を介してガスタービンエンジン１が起動される。１回目の起動が不成功であった場合、優先順位の２番目以降のボンベユニット６９が順次使用されて、２回目以降の起動がなされる。
【００４５】
上記構成において、電源車に搭載されて災害現場、工事現場などに移動したガスタービン発電装置ＥＧは、自身が持つガスボンベ５４Ａに貯留した窒素ガスによりエアモータ１０を駆動することから、大型の空気圧縮機や空気槽のような他の駆動源を必要とすることなく、容易にガスタービンエンジン１を起動することができる。また、使用済みのガスボンベ５４Ａを交換するだけで済むから、ランニングコストも大幅に低減する。さらに、始動弁ユニット１２が、ガスボンベ５４Ａからの窒素ガスの圧力をエアモータ１０の駆動に適した圧力に調圧するので、エアモータ１０を円滑に駆動してガスタービンエンジン１を起動することができる。
【００４６】
また、複数の前記ガスボンベ５４Ａで１回の起動に使用する１つのボンベユニット６９が形成されているので、市販の小型で安価なガスボンベ５４Ａをそのまま使用して、１回の起動に必要な大きなガス容量のボンベユニット６９を作製できる。また、１回の起動に使用するボンベユニット６９を複数備えているので、ガスタービンエンジン１の複数回の起動を行うことができる。
【００４７】
以上説明した実施形態ではガスタービンエンジン１を用いたが、本発明は、他のエンジン、例えば、ガスエンジン、ディーゼルエンジン、マイクロガスタービンなどによって発電機９を駆動するタイプにも適用できる。
【００４８】
なお、本発明は、以上の実施形態で示した内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４９】
１ ガスタービンエンジン
９ 発電機
１０ エアモータ
１１ 消火用窒素ガスボンベ（ガスボンベ）
１２ 始動弁ユニット
１４ 消火設備
１８ 噴射ヘッド
１９ 消火用通路
２２ ガス供給通路
２９ 予備ボンベユニット
５４ 予備用ガスボンベ
５４Ａ ガスボンベ
６９ ボンベユニット
ＥＧ エンジン発電装置
ＳＴ，ＳＴ１ 起動指令信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスボンベに貯留した不燃性ガスを噴射して消火を行う消火設備に併設されるエンジン発電装置であって、
エンジンを起動するエアモータと、
起動指令により作動して前記ガスボンベからの不燃性ガスを調圧して前記エアモータに供給する始動弁ユニットとを備えたエンジン発電装置。
【請求項２】
請求項１において、前記不燃性ガスが窒素ガスであるエンジン発電装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記始動弁ユニットが前記ガスボンベからの不燃性ガスを減圧するエンジン発電装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項において、前記消火設備における前記ガスボンベから噴射ヘッドへ不燃性ガスを供給する消火用通路に、前記エアモータへのガス供給通路が分岐接続されているエンジン発電装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項において、前記消火設備とは別に、不燃性ガスを貯留した予備用ガスボンベを備え、複数の前記予備用ガスボンベで前記エンジンの１回の起動に使用する１つの予備ボンベユニットが形成され、複数の前記予備ボンベユニットを備えたエンジン発電装置
【請求項６】
エンジンと、
前記エンジンにより駆動される発電機と、
前記エンジンを起動するエアモータと、
不燃性ガスを貯留したガスボンベと、
起動指令により作動して前記ガスボンベからの不燃性ガスを調圧して前記エアモータに供給する始動弁ユニットとを備えたエンジン発電装置。
【請求項７】
請求項６において、複数の前記ガスボンベで１回の起動に使用する１つのボンベユニットが形成され、複数の前記ボンベユニットを備えたエンジン発電装置。
【請求項１】
ガスボンベに貯留した不燃性ガスを噴射して消火を行う消火設備に併設されるエンジン発電装置であって、
エンジンを起動するエアモータと、
起動指令により作動して前記ガスボンベからの不燃性ガスを調圧して前記エアモータに供給する始動弁ユニットとを備えたエンジン発電装置。
【請求項２】
請求項１において、前記不燃性ガスが窒素ガスであるエンジン発電装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記始動弁ユニットが前記ガスボンベからの不燃性ガスを減圧するエンジン発電装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項において、前記消火設備における前記ガスボンベから噴射ヘッドへ不燃性ガスを供給する消火用通路に、前記エアモータへのガス供給通路が分岐接続されているエンジン発電装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項において、前記消火設備とは別に、不燃性ガスを貯留した予備用ガスボンベを備え、複数の前記予備用ガスボンベで前記エンジンの１回の起動に使用する１つの予備ボンベユニットが形成され、複数の前記予備ボンベユニットを備えたエンジン発電装置
【請求項６】
エンジンと、
前記エンジンにより駆動される発電機と、
前記エンジンを起動するエアモータと、
不燃性ガスを貯留したガスボンベと、
起動指令により作動して前記ガスボンベからの不燃性ガスを調圧して前記エアモータに供給する始動弁ユニットとを備えたエンジン発電装置。
【請求項７】
請求項６において、複数の前記ガスボンベで１回の起動に使用する１つのボンベユニットが形成され、複数の前記ボンベユニットを備えたエンジン発電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２１４５７０（Ｐ２０１１−２１４５７０Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９４５０９（Ｐ２０１０−２９４５０９）
【出願日】平成２２年１２月２９日（２０１０．１２．２９）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２９日（２０１０．１２．２９）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]