ボイラー装置およびその制御方法
【課題】高温で、かつ高圧の蒸気圧を、効率よく発生することで、広い利用範囲を図ることが可能なボイラー装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】水酸素混成ガスや水酸素混合ガスを充填して燃焼する燃焼室１４１が設けられた燃焼シリンダ１４と、高温・高圧状態で蒸気を貯留する蓄熱・畜圧タンク１８と、高温・高圧蒸気を排出する蒸気圧送管１８３と、第１〜第１０電磁バルブＳＶ１〜ＳＶ１０を制御する制御装置２７とを備え、制御装置２７が、燃焼室１４１に第１ガス供給制御バルブＳＶ１を開放状態とすると共に、高圧蒸気送気制御バルブＳＶ４を閉塞状態として、燃焼室１４１内に水酸素混成ガスを充填し、次に、第１ガス供給制御バルブＳＶ１を閉塞状態にして、燃焼室１４１内の水酸素混成ガスに点火した後に、高圧蒸気送気制御バルブＳＶ４を開放状態とすることで、燃焼室１４１内の高温・高圧蒸気を、蓄熱・畜圧タンク１８へ送気する。
【解決手段】水酸素混成ガスや水酸素混合ガスを充填して燃焼する燃焼室１４１が設けられた燃焼シリンダ１４と、高温・高圧状態で蒸気を貯留する蓄熱・畜圧タンク１８と、高温・高圧蒸気を排出する蒸気圧送管１８３と、第１〜第１０電磁バルブＳＶ１〜ＳＶ１０を制御する制御装置２７とを備え、制御装置２７が、燃焼室１４１に第１ガス供給制御バルブＳＶ１を開放状態とすると共に、高圧蒸気送気制御バルブＳＶ４を閉塞状態として、燃焼室１４１内に水酸素混成ガスを充填し、次に、第１ガス供給制御バルブＳＶ１を閉塞状態にして、燃焼室１４１内の水酸素混成ガスに点火した後に、高圧蒸気送気制御バルブＳＶ４を開放状態とすることで、燃焼室１４１内の高温・高圧蒸気を、蓄熱・畜圧タンク１８へ送気する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素と酸素とを混成した水酸素混成ガスや、水素ガスと酸素ガスとを混合した水酸素混合ガスを燃焼ガスとして、高温で、かつ高圧の蒸気を発生するボイラー装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水素と酸素とが２対１の割合で混成したブラウンガスなどの水酸素混成ガスや、水素ガスと酸素ガスとを所定の比率で混合した水酸素混合ガスは、化石燃料と異なり、燃焼しても二酸化炭素を発生しないので、地球温暖化現象の抑制など環境保全の観点から、これから益々活用されるエネルギー源である。このブラウンガスを燃焼の燃料とした従来のボイラー装置として、特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
この特許文献１に記載の従来のボイラー装置は、ブラウンガス火炎によって点火した噴霧状の高ｐＨ値水の燃焼火炎を、ボイラー本体内の水に直接接触するように圧入することにより、水を沸騰させるものである。そして、ボイラー本体の密閉室に設けられた排出口から蒸気を動力源とする蒸気動力装置へ蒸気を供給するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４２４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の従来のボイラー装置は、密閉室内の水を直接加熱し、沸騰させた蒸気を密閉室内に蓄積して、密閉室内から蒸気動力装置へ供給しているので、密閉室内の蒸気圧を高圧とすることができないものと想定される。
【０００６】
ボイラー装置は、様々な蒸気動力装置の動力源となる蒸気を高圧にして供給することで、広い利用範囲を図ることができるものである。
【０００７】
そこで本発明は、水酸素混成ガスや、水酸素混合ガスを利用し、高温で、かつ高圧の蒸気を、効率よく発生させることで、広い利用範囲を図ることが可能なボイラー装置およびその制御方法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】
【０００８】
本発明のボイラー装置は、水素と酸素とが混成した水酸素混成ガスや、水素ガスと酸素ガスとを混合した水酸素混合ガスを燃焼ガスとして、充填して燃焼する燃焼室が設けられた燃焼シリンダと、前記燃焼ガスが燃焼することで発生した蒸気を、高温・高圧状態で貯留する蓄熱・蓄圧タンクと、前記蓄熱・蓄圧タンクに貯留された高温・高圧蒸気を排出する蒸気圧送管とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
水酸素混成ガスや、水酸素混合ガスを燃焼室に充填して点火すると、爆発するように激しく燃焼して高温・高圧の蒸気が生成される爆発反応または燃焼反応が発生する。この爆発反応または燃焼反応によって得られた高温・高圧の蒸気を、蓄熱・畜圧タンクで貯留して、必要に応じて蒸気圧送管から供給することで、有用な高温で、かつ高圧の蒸気を、蒸気を動力とする装置などに供給することができる。
【００１０】
前記燃焼室へ供給される燃焼ガスの供給管に設けられたガス供給制御バルブと、前記燃焼室と前記蓄熱・畜圧タンクとの間の送気管に設けられた高圧蒸気送気制御バルブと、前記ガス供給制御バルブと高圧蒸気送気制御バルブとの開放および閉塞を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記ガス供給制御バルブを開放状態とすると共に、前記高圧蒸気送気制御バルブを閉塞状態として、燃焼ガスを前記燃焼室へ充填し、前記燃焼室内に燃焼ガスが充満したときに、前記ガス供給制御バルブを閉塞状態にして、前記燃焼室内の燃焼ガスに点火し、前記点火した後に、高圧蒸気送気制御バルブを開放状態とすることで、前記燃焼室内の蒸気を前記畜熱・蓄圧タンクへ送気するのが望ましい。
【００１１】
このような構成とすることで、燃焼室に燃焼ガスを充填するときに、制御装置が、燃焼シリンダと蓄熱・畜圧タンクとの間に設けられた高圧蒸気送気制御バルブを閉塞状態としているので、開放状態としたガス供給制御バルブが設けられた供給管から、十分に圧力を加えた状態で、燃焼ガスを燃焼シリンダの燃焼室に充填することができる。燃焼シリンダ内に燃焼ガスが充満したときに、制御装置が、ガス供給制御バルブを閉塞状態とし、ガス供給制御バルブ内の燃焼ガスに点火することで、密閉状態となった燃焼室内で爆発反応または燃焼反応が発生する。そして、制御装置が、点火した後に高圧蒸気送気制御バルブを開放状態とすることで、燃焼室内で、高温、かつ高圧となった蒸気を、送気管を介して蓄熱・畜圧タンクへ送り込むことができる。
【００１２】
前記燃焼室内を排気する排気装置が設けられているのが望ましい。排気装置が、燃焼室内にある最初の燃焼の前から存在する空気を排気したり、点火後の燃焼室内の残留蒸気を排気したりすることで、燃焼ガスの充填をスムーズに行うことができる。
【００１３】
冷却水を貯留する貯水タンクと、前記燃焼シリンダに設けられ、前記燃焼室を冷却水により冷却する冷却部と、前記貯水タンクと前記冷却部との間を冷却水が循環する循環路とが設けられているのが望ましい。
このような構成とすることで、冷却部で熱交換された冷却水が加熱されて貯湯タンクに貯留されるので、爆発反応または燃焼反応によって加熱された燃焼シリンダの廃熱を無駄なく再利用することができる。
【００１４】
また、本発明のボイラー装置の制御方法は、水素と酸素とが混成した水酸素混成ガスや、水素ガスと酸素ガスとを混合した水酸素混合ガスを燃焼ガスとして、充填して燃焼する燃焼室が設けられた燃焼シリンダと、前記燃焼ガスが燃焼することで発生した蒸気を、高温・高圧状態で貯留する蓄熱・畜圧タンクと、前記蓄熱・畜圧タンクに貯留された高温・高圧蒸気を排出する蒸気圧送管と、前記燃焼室へ供給される燃焼ガスの供給管に設けられたガス供給制御バルブと、前記燃焼室と前記蓄熱・畜圧タンクとの間の送気管に設けられた高圧蒸気送気制御バルブと、前記ガス供給制御バルブと高圧蒸気送気制御バルブとの開放および閉塞を制御する制御装置とを備えたボイラー装置の制御方法であって、前記制御装置が、前記ガス供給制御バルブを開放状態とすると共に、前記高圧蒸気送気制御バルブを閉塞状態として、燃焼ガスを前記燃焼室へ充填するステップと、前記制御装置が、前記燃焼室内に燃焼ガスが充満したときに、前記ガス供給制御バルブを閉塞状態にして、前記燃焼室を密閉状態とするステップと、前記制御装置が、前記燃焼室内の燃焼ガスに点火した後に、前記高圧蒸気送気制御バルブを開放状態して、前記燃焼室内の蒸気を前記畜熱・畜圧タンクへ送気するステップとを含むことを特徴とする。
【００１５】
更に、前記燃焼室内を排気する排気装置により、点火した後の燃焼室内に残留する蒸気を排出するステップを含むことで、点火後の燃焼室内の残留蒸気を排気することができるので、燃焼ガスの充填をスムーズに行えると共に、残留した蒸気による失火を防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、燃焼室内で発生した爆発反応または燃焼反応によって得られた高温で、かつ高圧の蒸気を、蓄熱・畜圧タンクで貯留することで、有用な高温・高圧の蒸気を供給配管から供給することができるので、高温・高圧の蒸気を、効率よく発生することにより、広い利用範囲を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態に係るボイラー装置を、図面に基づいて説明する。まずは、本実施の形態に係るボイラー装置の構成を、図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るボイラー装置を示す概略構成図である。
【００１８】
図１に示すようにボイラー装置１０は、水素と酸素とが２対１の割合で混成したブラウンガスなどの水酸素混成ガスや、水素ガスおよび酸素ガスを所定比率で混合した水酸素混合ガスを燃焼ガスとして、高温・高圧蒸気を発生するものである。ボイラー装置１０は、ブラウンガスを発生する水酸素混成ガス発生装置１００が接続される第１供給管１１と、第１供給管１１に水素ガス供給装置（図示せず）を接続したときに酸素ガスが供給される第２供給管１２とを備えている。本実施の形態に係るボイラー装置１０おいては、ブラウンガスを発生する水酸素混成ガス発生装置１００を第１供給管１１に接続して、燃焼ガスとして水酸素混成ガスを使用する場合を説明する。なお、水酸素混成ガス発生装置１００は、従来公知なものを使用することができる。
【００１９】
第１供給管１１には、第１ガス供給制御バルブ（第１電磁バルブ）ＳＶ１と、第１逆止弁ＣＶ１とが設けられている。また、第２供給管１２には、第２ガス供給制御バルブ（第２電磁バルブ）ＳＶ２と、第２逆止弁ＣＶ２とが設けられている。
【００２０】
第１供給管１１と第２供給管１２とは、第１逆止弁ＣＶ１および第２逆止弁ＣＶ２の下流側で、１本の供給管１３となって、燃焼シリンダ１４の上部に連通している。
【００２１】
燃焼シリンダ１４には、燃焼室１４１に充填された水酸素混成ガスに点火する着火プラグ１４２と、水酸素混成ガスによる燃焼の失火を監視する失火センサ１４３が設けられている。燃焼シリンダ１４は、燃焼室１４１の周囲全体を囲うようにウォータジャケット部１４４が設けられることで、二重構造としている。この燃焼シリンダ１４は、燃焼室１４１内に充填された水酸素混成ガスが点火されることで発生する爆発反応または燃焼反応に耐える程度の耐熱性、耐圧性および強度を有している。
【００２２】
燃焼室１４１の下部には、送気管１５が連通している。この送気管１５は、第１真空ポンプ１６側へ排気される第１送気管１７と、蓄熱・畜圧タンク１８側へ送気される第２送気管１９とに分かれている。第１真空ポンプ１６は、燃焼室１４１内に残留した空気を排出することで、排気と、減圧との両方の機能を兼ね備える排気装置である。
【００２３】
第１送気管１７には、排気制御バルブ（第３電磁バルブ）ＳＶ３と、第３逆止弁ＣＶ３とが設けられている。また、第２送気管１９には、高圧蒸気送気制御バルブ（第４電磁バルブ）ＳＶ４と、第４逆止弁ＣＶ４とが設けられている。
【００２４】
蓄熱・畜圧タンク１８は、爆発反応または燃焼反応によって発生した高温で、かつ高圧の蒸気を貯留するもので、高温・高圧の蒸気を貯留しても耐えるだけの耐熱性、耐圧性および強度を有している。この蓄熱・畜圧タンク１８は、下部に排出管１８１が、頭頂部には加熱管１８２が、胴部には高圧蒸気が圧送される蒸気圧送管１８３が、それぞれ蓄熱・畜圧タンク１８内に連通している。また、蓄熱・畜圧タンク１８の頭頂部には、安全弁１８４が設けられている。
【００２５】
排出管１８１には、蓄熱・畜圧タンク１８内の空気や蒸気を排出する第２真空ポンプ２０が設けられている。加熱管１８２は、加熱蒸気供給制御バルブ（第５電磁バルブ）ＳＶ５を介して貯湯タンク２１に連通している。蒸気圧送管１８３には、第５逆止弁ＣＶ５と、高圧蒸気供給制御バルブ（第６電磁バルブ）ＳＶ６と、レギュレータＲとが設けられている。
【００２６】
貯湯タンク２１は、燃焼シリンダ１４を冷却する冷却水を貯留すると共に、暖められて湯となった冷却水を、外部に供給するものである。この貯湯タンクに、ウォータジャケット部１４４に連通する冷却水往路管２３と、冷却水復路管２４とが連通することで、貯湯タンク２１とウォータジャケット部１４４とを冷却水が循環する循環路が形成されている。冷却水往路管２３には、往路制御バルブ（第７電磁バルブ）ＳＶ７が設けられている。また、冷却水復路管２４には、復路制御バルブ（第８電磁バルブ）ＳＶ８と循環ポンプ２４２とが設けられている。
【００２７】
また、貯湯タンク２１は、冷却水が給水される給水管２５と、加熱された湯を給湯する給湯管２６が連通している。給水管２５には、冷却水供給制御バルブ（第９電磁バルブ）ＳＶ９が、給湯管２６には、湯供給制御バルブ（第１０電磁バルブ）ＳＶ１０が、それぞれ設けられている。
【００２８】
制御装置２７は、第１〜第１０電磁バルブＳＶ１〜ＳＶ１０の開放または閉塞を制御したり、着火プラグ１４２の点火タイミングを制御したり、第１真空ポンプ１６と、第２真空ポンプ２０と、循環ポンプ２４２との運転制御を行ったりする機能を有している。また、失火センサ１４３により失火を検出したときの制御も行う。
【００２９】
以上のように構成される本発明の実施の形態に係るボイラー装置１０の制御方法を、更に図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施の形態に係るボイラー装置１０の制御方法を示すフローチャートである。
【００３０】
図１および図２に示すように、まず制御装置２７は、ボイラー装置１０を運転開始状態とする（Ｓ１０）。運転開始状態は、第１〜第１０電磁バルブＳＶ１〜ＳＶ１０の全てを閉塞した後に、排気制御バルブＳＶ３、往路制御バルブＳＶ７および復路制御バルブＳＶ８を開放し、循環ポンプ２４２を稼働させる。
【００３１】
次に、燃焼シリンダ１４の燃焼室１４１内に残存する空気を排出するために、制御装置２７は、第１真空ポンプ１６を稼働させる（Ｓ２０）。また、畜熱・畜圧タンク１８の空気を排出するために、制御装置２７は、第２真空ポンプ２０を稼働させる（Ｓ３０）。第１真空ポンプ１６により燃焼室１４１内に残存する空気を排出することで、水酸素混成ガスの充填を残存する空気によって阻害されてしまうことを防止してスムーズに行うと共に、最初の燃焼が失火してしまうことを抑制することができる。
【００３２】
燃焼室１４１および蓄熱・畜圧タンク１８の空気の排出が完了すると、制御装置２７は、第１真空ポンプ１６を停止して、水酸素混成ガス発生装置１００が発生する水酸素混成ガスを燃焼室１４１へ供給する供給制御を開始する（Ｓ４０）。供給制御は、まず、排気制御バルブＳＶ３を閉塞し、第１ガス供給制御バルブＳＶ１を開放する。そうすることで、高圧蒸気送気制御バルブＳＶ４が閉塞状態なので、燃焼室１４１は、水酸素混成ガスが供給される供給管１３の供給口を除き密閉状態となる。
【００３３】
水酸素混成ガス発生装置１００から供給される水酸素混成ガスを、第１ガス供給制御バルブＳＶ１および逆止弁ＣＶ１を介して燃焼室１４１へ充填する（Ｓ５０）。この充填は、予め第１真空ポンプ１６によって燃焼室１４１内の空気を排出しているので、燃焼室１４１内は、第１供給管１１の上流側より低圧状態である。従って、水酸素混成ガス発生装置１００から供給される水酸素混成ガスは、吸引されるように燃焼室１４１内に供給されるので、迅速に、かつ効率よく充填することができる。水酸素混成ガスを燃焼室１４１に吸引することで、燃焼室１４１内は、少なくとも大気中と同じ圧力状態、または高気圧状態となっている。
【００３４】
そして、制御装置２７は、第１ガス供給制御バルブＳＶ１を閉塞し、着火プラグ１４２により燃焼室１４１に充填された水酸素混成ガスに点火する制御を行う（Ｓ６０）。本実施の形態では、水酸素混成ガスとしてブラウンガスを使用しているので、充填した水酸素混成ガスに点火すると、爆発反応または燃焼反応でも、最も激しく燃焼する爆鳴気反応が発生する。燃焼室１４１内では、この激しい燃焼により、高温で、かつ高圧の蒸気が発生する。
【００３５】
制御装置２７は、点火直後、燃焼室１４１内が最も高圧となったタイミングで、高圧蒸気送気制御バルブＳＶ４を開放することで、第２送気管１９を介して、高温で、かつ高圧の蒸気を蓄熱・畜圧タンク１８に貯留する蓄熱・畜圧制御を行う（Ｓ７０）。
【００３６】
そして制御装置２７は、高圧蒸気送気制御バルブＳＶ４を閉塞すると共に、排気制御バルブＳＶ３を開放することで、稼働させておいた第１真空ポンプ１６により燃焼室１４１内の残留蒸気を、第１送気管１７の排気制御バルブＳＶ３および第３逆止弁ＣＶ３を介して排気する排気制御を行う（Ｓ８０）。燃焼後の燃焼室１４１内に残留する蒸気を、第１真空ポンプ１６によって排気することで、燃焼室１４１内が低圧状態となるので、次の水酸素混成ガスの充填をスムーズに行うことができると共に、残留した蒸気による失火を防止することができる。そして、制御装置２７は、Ｓ４０へ移行して、Ｓ４０からＳ８０を繰り返することで、次々と、高温で、かつ高圧の蒸気を、蓄熱・畜圧タンク１８に貯留していく。
【００３７】
高温・高圧の蒸気を利用するときには、高圧蒸気供給制御バルブＳＶ６を開放することで、レギュレータＲにより調整された圧力の蒸気を、蒸気を動力源とする装置等へ蒸気圧送管１８３を介して圧送する。
【００３８】
このように、水酸素混成ガスとしてブラウンガスを燃焼室１４１に充填して燃焼させることで発生する爆鳴気反応によって、効率よく高温で、かつ高圧の蒸気を得ることができるので、この爆鳴気反応によって得られた高温・高圧の蒸気を、蓄熱・畜圧タンク１８で貯留することで、有用な高温で、かつ高圧の蒸気を蒸気圧送管１８３から手軽に供給することができる。
【００３９】
燃焼シリンダ１４は、燃焼と共に加熱されるが、貯湯タンク２１内の冷却水を、貯湯タンク２１から冷却水往路管２３を介してウォータジャケット部１４４へ、ウォータジャケット部１４４から冷却水復路管２４を介して貯湯タンク２１へと、循環路を循環させているので、燃焼シリンダ１４を冷却して過度な温度上昇を抑止することができる。また、冷却水がウォータジャケット部１４４での熱交換により加熱されることで湯となって貯湯タンク２１に戻るので、貯湯タンク２１には適度な温度の湯を貯留することができる。貯湯タンク２１に貯留された湯を使用するときには、給湯管２６に設けられた第１０電磁バルブＳＶ１０を開放とすることで、給湯管２６から熱い湯を供給することができる。このように、爆発反応または燃焼反応によって加熱された燃焼シリンダ１４の廃熱を無駄なく再利用することができる。また、貯湯タンク２１から湯を排出して、貯湯タンク２１内の冷却水が減少したときには、第９電磁バルブＳＶ９を開放して、給水管２５を介して水を供給することで、冷却水の補充を行うことができる。
【００４０】
制御装置２７は、失火センサ１４３からの情報により燃焼室１４１での燃焼が失火したことを検出すると、第１電磁バルブＳＶ１および第４電磁バルブＳＶ４を閉塞させたまま、着火プラグ１４２による点火を再度行って燃焼を試みたり、第１電磁バルブＳＶ１および第４電磁バルブＳＶ４の開放、閉塞の制御を停止して、ブザーやランプなどで操作者に報知したりするなどの制御を行う。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。本実施の形態では、燃焼ガスとしてブラウンガスを使用したが、水素ガスと酸素ガスとを別々に供給することも可能である。この場合には、水素ガス供給装置を第１供給管１１に接続し、酸素ガス供給装置を第２供給管１２に接続して、水素ガスと酸素ガスとの混合比を調整して燃焼室１４１へ供給して燃焼させることで、同様に爆発反応または燃焼反応による燃焼を行うことが可能である。この水素ガスと酸素ガスとの混合比は、２対１と等しい比率、または近い比率とするのが、爆発反応または燃焼反応でも最も激しい燃焼となる爆鳴気反応が得られるので望ましい。この場合、水素ガス供給装置と酸素ガス供給装置とは、水素ガスや、酸素ガスを電解液から発生させて供給する発生装置でもよいし、水素ガスや酸素ガスを充填したタンクとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、水酸素混成ガスや、水酸素混合ガスを燃焼ガスに使用して、高温・高圧蒸気を発生するボイラー装置に好適である。特に、本発明は、環境保全に配慮しているので、動力を大量に必要とする工場、または施設に設置されるボイラー装置に最適である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係るボイラー装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るボイラー装置の制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１０ ボイラー装置
１１ 第１供給管
１２ 第２供給管
１３ 供給管
１４ 燃焼シリンダ
１４１ 燃焼室
１４２ 着火プラグ
１４３ 失火センサ
１４４ ウォータジャケット部
１５ 送気管
１６ 第１真空ポンプ
１７ 第１送気管
１８ 蓄熱・畜圧タンク
１８１ 排出管
１８２ 加熱管
１８３ 蒸気圧送管
１８４ 安全弁
１９ 第２送気管
２０ 第２真空ポンプ
２１ 貯湯タンク
２３ 冷却水往路管
２４ 冷却水復路管
２４２ 循環ポンプ
２５ 給水管
２６ 給湯管
２７ 制御装置
１００ 水酸素混成ガス発生装置
ＳＶ１ 第１ガス供給制御バルブ（第１電磁バルブ）
ＳＶ２ 第２ガス供給制御バルブ（第２電磁バルブ）
ＳＶ３ 排気制御バルブ（第３電磁バルブ）
ＳＶ４ 高圧蒸気送気制御バルブ（第４電磁バルブ）
ＳＶ５ 加熱蒸気供給制御バルブ（第５電磁バルブ）
ＳＶ６ 高圧蒸気供給制御バルブ（第６電磁バルブ）
ＳＶ７ 往路制御バルブ（第７電磁バルブ）
ＳＶ８ 復路制御バルブ（第８電磁バルブ）
ＳＶ９ 冷却水供給制御バルブ（第９電磁バルブ）
ＳＶ１０ 湯供給制御バルブ（第１０電磁バルブ）
ＣＶ１〜ＣＶ５ 第１逆止弁〜第５逆止弁
Ｒ レギュレータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素と酸素とを混成した水酸素混成ガスや、水素ガスと酸素ガスとを混合した水酸素混合ガスを燃焼ガスとして、高温で、かつ高圧の蒸気を発生するボイラー装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水素と酸素とが２対１の割合で混成したブラウンガスなどの水酸素混成ガスや、水素ガスと酸素ガスとを所定の比率で混合した水酸素混合ガスは、化石燃料と異なり、燃焼しても二酸化炭素を発生しないので、地球温暖化現象の抑制など環境保全の観点から、これから益々活用されるエネルギー源である。このブラウンガスを燃焼の燃料とした従来のボイラー装置として、特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
この特許文献１に記載の従来のボイラー装置は、ブラウンガス火炎によって点火した噴霧状の高ｐＨ値水の燃焼火炎を、ボイラー本体内の水に直接接触するように圧入することにより、水を沸騰させるものである。そして、ボイラー本体の密閉室に設けられた排出口から蒸気を動力源とする蒸気動力装置へ蒸気を供給するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４２４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の従来のボイラー装置は、密閉室内の水を直接加熱し、沸騰させた蒸気を密閉室内に蓄積して、密閉室内から蒸気動力装置へ供給しているので、密閉室内の蒸気圧を高圧とすることができないものと想定される。
【０００６】
ボイラー装置は、様々な蒸気動力装置の動力源となる蒸気を高圧にして供給することで、広い利用範囲を図ることができるものである。
【０００７】
そこで本発明は、水酸素混成ガスや、水酸素混合ガスを利用し、高温で、かつ高圧の蒸気を、効率よく発生させることで、広い利用範囲を図ることが可能なボイラー装置およびその制御方法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】
【０００８】
本発明のボイラー装置は、水素と酸素とが混成した水酸素混成ガスや、水素ガスと酸素ガスとを混合した水酸素混合ガスを燃焼ガスとして、充填して燃焼する燃焼室が設けられた燃焼シリンダと、前記燃焼ガスが燃焼することで発生した蒸気を、高温・高圧状態で貯留する蓄熱・蓄圧タンクと、前記蓄熱・蓄圧タンクに貯留された高温・高圧蒸気を排出する蒸気圧送管とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
水酸素混成ガスや、水酸素混合ガスを燃焼室に充填して点火すると、爆発するように激しく燃焼して高温・高圧の蒸気が生成される爆発反応または燃焼反応が発生する。この爆発反応または燃焼反応によって得られた高温・高圧の蒸気を、蓄熱・畜圧タンクで貯留して、必要に応じて蒸気圧送管から供給することで、有用な高温で、かつ高圧の蒸気を、蒸気を動力とする装置などに供給することができる。
【００１０】
前記燃焼室へ供給される燃焼ガスの供給管に設けられたガス供給制御バルブと、前記燃焼室と前記蓄熱・畜圧タンクとの間の送気管に設けられた高圧蒸気送気制御バルブと、前記ガス供給制御バルブと高圧蒸気送気制御バルブとの開放および閉塞を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記ガス供給制御バルブを開放状態とすると共に、前記高圧蒸気送気制御バルブを閉塞状態として、燃焼ガスを前記燃焼室へ充填し、前記燃焼室内に燃焼ガスが充満したときに、前記ガス供給制御バルブを閉塞状態にして、前記燃焼室内の燃焼ガスに点火し、前記点火した後に、高圧蒸気送気制御バルブを開放状態とすることで、前記燃焼室内の蒸気を前記畜熱・蓄圧タンクへ送気するのが望ましい。
【００１１】
このような構成とすることで、燃焼室に燃焼ガスを充填するときに、制御装置が、燃焼シリンダと蓄熱・畜圧タンクとの間に設けられた高圧蒸気送気制御バルブを閉塞状態としているので、開放状態としたガス供給制御バルブが設けられた供給管から、十分に圧力を加えた状態で、燃焼ガスを燃焼シリンダの燃焼室に充填することができる。燃焼シリンダ内に燃焼ガスが充満したときに、制御装置が、ガス供給制御バルブを閉塞状態とし、ガス供給制御バルブ内の燃焼ガスに点火することで、密閉状態となった燃焼室内で爆発反応または燃焼反応が発生する。そして、制御装置が、点火した後に高圧蒸気送気制御バルブを開放状態とすることで、燃焼室内で、高温、かつ高圧となった蒸気を、送気管を介して蓄熱・畜圧タンクへ送り込むことができる。
【００１２】
前記燃焼室内を排気する排気装置が設けられているのが望ましい。排気装置が、燃焼室内にある最初の燃焼の前から存在する空気を排気したり、点火後の燃焼室内の残留蒸気を排気したりすることで、燃焼ガスの充填をスムーズに行うことができる。
【００１３】
冷却水を貯留する貯水タンクと、前記燃焼シリンダに設けられ、前記燃焼室を冷却水により冷却する冷却部と、前記貯水タンクと前記冷却部との間を冷却水が循環する循環路とが設けられているのが望ましい。
このような構成とすることで、冷却部で熱交換された冷却水が加熱されて貯湯タンクに貯留されるので、爆発反応または燃焼反応によって加熱された燃焼シリンダの廃熱を無駄なく再利用することができる。
【００１４】
また、本発明のボイラー装置の制御方法は、水素と酸素とが混成した水酸素混成ガスや、水素ガスと酸素ガスとを混合した水酸素混合ガスを燃焼ガスとして、充填して燃焼する燃焼室が設けられた燃焼シリンダと、前記燃焼ガスが燃焼することで発生した蒸気を、高温・高圧状態で貯留する蓄熱・畜圧タンクと、前記蓄熱・畜圧タンクに貯留された高温・高圧蒸気を排出する蒸気圧送管と、前記燃焼室へ供給される燃焼ガスの供給管に設けられたガス供給制御バルブと、前記燃焼室と前記蓄熱・畜圧タンクとの間の送気管に設けられた高圧蒸気送気制御バルブと、前記ガス供給制御バルブと高圧蒸気送気制御バルブとの開放および閉塞を制御する制御装置とを備えたボイラー装置の制御方法であって、前記制御装置が、前記ガス供給制御バルブを開放状態とすると共に、前記高圧蒸気送気制御バルブを閉塞状態として、燃焼ガスを前記燃焼室へ充填するステップと、前記制御装置が、前記燃焼室内に燃焼ガスが充満したときに、前記ガス供給制御バルブを閉塞状態にして、前記燃焼室を密閉状態とするステップと、前記制御装置が、前記燃焼室内の燃焼ガスに点火した後に、前記高圧蒸気送気制御バルブを開放状態して、前記燃焼室内の蒸気を前記畜熱・畜圧タンクへ送気するステップとを含むことを特徴とする。
【００１５】
更に、前記燃焼室内を排気する排気装置により、点火した後の燃焼室内に残留する蒸気を排出するステップを含むことで、点火後の燃焼室内の残留蒸気を排気することができるので、燃焼ガスの充填をスムーズに行えると共に、残留した蒸気による失火を防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、燃焼室内で発生した爆発反応または燃焼反応によって得られた高温で、かつ高圧の蒸気を、蓄熱・畜圧タンクで貯留することで、有用な高温・高圧の蒸気を供給配管から供給することができるので、高温・高圧の蒸気を、効率よく発生することにより、広い利用範囲を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態に係るボイラー装置を、図面に基づいて説明する。まずは、本実施の形態に係るボイラー装置の構成を、図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るボイラー装置を示す概略構成図である。
【００１８】
図１に示すようにボイラー装置１０は、水素と酸素とが２対１の割合で混成したブラウンガスなどの水酸素混成ガスや、水素ガスおよび酸素ガスを所定比率で混合した水酸素混合ガスを燃焼ガスとして、高温・高圧蒸気を発生するものである。ボイラー装置１０は、ブラウンガスを発生する水酸素混成ガス発生装置１００が接続される第１供給管１１と、第１供給管１１に水素ガス供給装置（図示せず）を接続したときに酸素ガスが供給される第２供給管１２とを備えている。本実施の形態に係るボイラー装置１０おいては、ブラウンガスを発生する水酸素混成ガス発生装置１００を第１供給管１１に接続して、燃焼ガスとして水酸素混成ガスを使用する場合を説明する。なお、水酸素混成ガス発生装置１００は、従来公知なものを使用することができる。
【００１９】
第１供給管１１には、第１ガス供給制御バルブ（第１電磁バルブ）ＳＶ１と、第１逆止弁ＣＶ１とが設けられている。また、第２供給管１２には、第２ガス供給制御バルブ（第２電磁バルブ）ＳＶ２と、第２逆止弁ＣＶ２とが設けられている。
【００２０】
第１供給管１１と第２供給管１２とは、第１逆止弁ＣＶ１および第２逆止弁ＣＶ２の下流側で、１本の供給管１３となって、燃焼シリンダ１４の上部に連通している。
【００２１】
燃焼シリンダ１４には、燃焼室１４１に充填された水酸素混成ガスに点火する着火プラグ１４２と、水酸素混成ガスによる燃焼の失火を監視する失火センサ１４３が設けられている。燃焼シリンダ１４は、燃焼室１４１の周囲全体を囲うようにウォータジャケット部１４４が設けられることで、二重構造としている。この燃焼シリンダ１４は、燃焼室１４１内に充填された水酸素混成ガスが点火されることで発生する爆発反応または燃焼反応に耐える程度の耐熱性、耐圧性および強度を有している。
【００２２】
燃焼室１４１の下部には、送気管１５が連通している。この送気管１５は、第１真空ポンプ１６側へ排気される第１送気管１７と、蓄熱・畜圧タンク１８側へ送気される第２送気管１９とに分かれている。第１真空ポンプ１６は、燃焼室１４１内に残留した空気を排出することで、排気と、減圧との両方の機能を兼ね備える排気装置である。
【００２３】
第１送気管１７には、排気制御バルブ（第３電磁バルブ）ＳＶ３と、第３逆止弁ＣＶ３とが設けられている。また、第２送気管１９には、高圧蒸気送気制御バルブ（第４電磁バルブ）ＳＶ４と、第４逆止弁ＣＶ４とが設けられている。
【００２４】
蓄熱・畜圧タンク１８は、爆発反応または燃焼反応によって発生した高温で、かつ高圧の蒸気を貯留するもので、高温・高圧の蒸気を貯留しても耐えるだけの耐熱性、耐圧性および強度を有している。この蓄熱・畜圧タンク１８は、下部に排出管１８１が、頭頂部には加熱管１８２が、胴部には高圧蒸気が圧送される蒸気圧送管１８３が、それぞれ蓄熱・畜圧タンク１８内に連通している。また、蓄熱・畜圧タンク１８の頭頂部には、安全弁１８４が設けられている。
【００２５】
排出管１８１には、蓄熱・畜圧タンク１８内の空気や蒸気を排出する第２真空ポンプ２０が設けられている。加熱管１８２は、加熱蒸気供給制御バルブ（第５電磁バルブ）ＳＶ５を介して貯湯タンク２１に連通している。蒸気圧送管１８３には、第５逆止弁ＣＶ５と、高圧蒸気供給制御バルブ（第６電磁バルブ）ＳＶ６と、レギュレータＲとが設けられている。
【００２６】
貯湯タンク２１は、燃焼シリンダ１４を冷却する冷却水を貯留すると共に、暖められて湯となった冷却水を、外部に供給するものである。この貯湯タンクに、ウォータジャケット部１４４に連通する冷却水往路管２３と、冷却水復路管２４とが連通することで、貯湯タンク２１とウォータジャケット部１４４とを冷却水が循環する循環路が形成されている。冷却水往路管２３には、往路制御バルブ（第７電磁バルブ）ＳＶ７が設けられている。また、冷却水復路管２４には、復路制御バルブ（第８電磁バルブ）ＳＶ８と循環ポンプ２４２とが設けられている。
【００２７】
また、貯湯タンク２１は、冷却水が給水される給水管２５と、加熱された湯を給湯する給湯管２６が連通している。給水管２５には、冷却水供給制御バルブ（第９電磁バルブ）ＳＶ９が、給湯管２６には、湯供給制御バルブ（第１０電磁バルブ）ＳＶ１０が、それぞれ設けられている。
【００２８】
制御装置２７は、第１〜第１０電磁バルブＳＶ１〜ＳＶ１０の開放または閉塞を制御したり、着火プラグ１４２の点火タイミングを制御したり、第１真空ポンプ１６と、第２真空ポンプ２０と、循環ポンプ２４２との運転制御を行ったりする機能を有している。また、失火センサ１４３により失火を検出したときの制御も行う。
【００２９】
以上のように構成される本発明の実施の形態に係るボイラー装置１０の制御方法を、更に図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施の形態に係るボイラー装置１０の制御方法を示すフローチャートである。
【００３０】
図１および図２に示すように、まず制御装置２７は、ボイラー装置１０を運転開始状態とする（Ｓ１０）。運転開始状態は、第１〜第１０電磁バルブＳＶ１〜ＳＶ１０の全てを閉塞した後に、排気制御バルブＳＶ３、往路制御バルブＳＶ７および復路制御バルブＳＶ８を開放し、循環ポンプ２４２を稼働させる。
【００３１】
次に、燃焼シリンダ１４の燃焼室１４１内に残存する空気を排出するために、制御装置２７は、第１真空ポンプ１６を稼働させる（Ｓ２０）。また、畜熱・畜圧タンク１８の空気を排出するために、制御装置２７は、第２真空ポンプ２０を稼働させる（Ｓ３０）。第１真空ポンプ１６により燃焼室１４１内に残存する空気を排出することで、水酸素混成ガスの充填を残存する空気によって阻害されてしまうことを防止してスムーズに行うと共に、最初の燃焼が失火してしまうことを抑制することができる。
【００３２】
燃焼室１４１および蓄熱・畜圧タンク１８の空気の排出が完了すると、制御装置２７は、第１真空ポンプ１６を停止して、水酸素混成ガス発生装置１００が発生する水酸素混成ガスを燃焼室１４１へ供給する供給制御を開始する（Ｓ４０）。供給制御は、まず、排気制御バルブＳＶ３を閉塞し、第１ガス供給制御バルブＳＶ１を開放する。そうすることで、高圧蒸気送気制御バルブＳＶ４が閉塞状態なので、燃焼室１４１は、水酸素混成ガスが供給される供給管１３の供給口を除き密閉状態となる。
【００３３】
水酸素混成ガス発生装置１００から供給される水酸素混成ガスを、第１ガス供給制御バルブＳＶ１および逆止弁ＣＶ１を介して燃焼室１４１へ充填する（Ｓ５０）。この充填は、予め第１真空ポンプ１６によって燃焼室１４１内の空気を排出しているので、燃焼室１４１内は、第１供給管１１の上流側より低圧状態である。従って、水酸素混成ガス発生装置１００から供給される水酸素混成ガスは、吸引されるように燃焼室１４１内に供給されるので、迅速に、かつ効率よく充填することができる。水酸素混成ガスを燃焼室１４１に吸引することで、燃焼室１４１内は、少なくとも大気中と同じ圧力状態、または高気圧状態となっている。
【００３４】
そして、制御装置２７は、第１ガス供給制御バルブＳＶ１を閉塞し、着火プラグ１４２により燃焼室１４１に充填された水酸素混成ガスに点火する制御を行う（Ｓ６０）。本実施の形態では、水酸素混成ガスとしてブラウンガスを使用しているので、充填した水酸素混成ガスに点火すると、爆発反応または燃焼反応でも、最も激しく燃焼する爆鳴気反応が発生する。燃焼室１４１内では、この激しい燃焼により、高温で、かつ高圧の蒸気が発生する。
【００３５】
制御装置２７は、点火直後、燃焼室１４１内が最も高圧となったタイミングで、高圧蒸気送気制御バルブＳＶ４を開放することで、第２送気管１９を介して、高温で、かつ高圧の蒸気を蓄熱・畜圧タンク１８に貯留する蓄熱・畜圧制御を行う（Ｓ７０）。
【００３６】
そして制御装置２７は、高圧蒸気送気制御バルブＳＶ４を閉塞すると共に、排気制御バルブＳＶ３を開放することで、稼働させておいた第１真空ポンプ１６により燃焼室１４１内の残留蒸気を、第１送気管１７の排気制御バルブＳＶ３および第３逆止弁ＣＶ３を介して排気する排気制御を行う（Ｓ８０）。燃焼後の燃焼室１４１内に残留する蒸気を、第１真空ポンプ１６によって排気することで、燃焼室１４１内が低圧状態となるので、次の水酸素混成ガスの充填をスムーズに行うことができると共に、残留した蒸気による失火を防止することができる。そして、制御装置２７は、Ｓ４０へ移行して、Ｓ４０からＳ８０を繰り返することで、次々と、高温で、かつ高圧の蒸気を、蓄熱・畜圧タンク１８に貯留していく。
【００３７】
高温・高圧の蒸気を利用するときには、高圧蒸気供給制御バルブＳＶ６を開放することで、レギュレータＲにより調整された圧力の蒸気を、蒸気を動力源とする装置等へ蒸気圧送管１８３を介して圧送する。
【００３８】
このように、水酸素混成ガスとしてブラウンガスを燃焼室１４１に充填して燃焼させることで発生する爆鳴気反応によって、効率よく高温で、かつ高圧の蒸気を得ることができるので、この爆鳴気反応によって得られた高温・高圧の蒸気を、蓄熱・畜圧タンク１８で貯留することで、有用な高温で、かつ高圧の蒸気を蒸気圧送管１８３から手軽に供給することができる。
【００３９】
燃焼シリンダ１４は、燃焼と共に加熱されるが、貯湯タンク２１内の冷却水を、貯湯タンク２１から冷却水往路管２３を介してウォータジャケット部１４４へ、ウォータジャケット部１４４から冷却水復路管２４を介して貯湯タンク２１へと、循環路を循環させているので、燃焼シリンダ１４を冷却して過度な温度上昇を抑止することができる。また、冷却水がウォータジャケット部１４４での熱交換により加熱されることで湯となって貯湯タンク２１に戻るので、貯湯タンク２１には適度な温度の湯を貯留することができる。貯湯タンク２１に貯留された湯を使用するときには、給湯管２６に設けられた第１０電磁バルブＳＶ１０を開放とすることで、給湯管２６から熱い湯を供給することができる。このように、爆発反応または燃焼反応によって加熱された燃焼シリンダ１４の廃熱を無駄なく再利用することができる。また、貯湯タンク２１から湯を排出して、貯湯タンク２１内の冷却水が減少したときには、第９電磁バルブＳＶ９を開放して、給水管２５を介して水を供給することで、冷却水の補充を行うことができる。
【００４０】
制御装置２７は、失火センサ１４３からの情報により燃焼室１４１での燃焼が失火したことを検出すると、第１電磁バルブＳＶ１および第４電磁バルブＳＶ４を閉塞させたまま、着火プラグ１４２による点火を再度行って燃焼を試みたり、第１電磁バルブＳＶ１および第４電磁バルブＳＶ４の開放、閉塞の制御を停止して、ブザーやランプなどで操作者に報知したりするなどの制御を行う。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。本実施の形態では、燃焼ガスとしてブラウンガスを使用したが、水素ガスと酸素ガスとを別々に供給することも可能である。この場合には、水素ガス供給装置を第１供給管１１に接続し、酸素ガス供給装置を第２供給管１２に接続して、水素ガスと酸素ガスとの混合比を調整して燃焼室１４１へ供給して燃焼させることで、同様に爆発反応または燃焼反応による燃焼を行うことが可能である。この水素ガスと酸素ガスとの混合比は、２対１と等しい比率、または近い比率とするのが、爆発反応または燃焼反応でも最も激しい燃焼となる爆鳴気反応が得られるので望ましい。この場合、水素ガス供給装置と酸素ガス供給装置とは、水素ガスや、酸素ガスを電解液から発生させて供給する発生装置でもよいし、水素ガスや酸素ガスを充填したタンクとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、水酸素混成ガスや、水酸素混合ガスを燃焼ガスに使用して、高温・高圧蒸気を発生するボイラー装置に好適である。特に、本発明は、環境保全に配慮しているので、動力を大量に必要とする工場、または施設に設置されるボイラー装置に最適である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係るボイラー装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るボイラー装置の制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１０ ボイラー装置
１１ 第１供給管
１２ 第２供給管
１３ 供給管
１４ 燃焼シリンダ
１４１ 燃焼室
１４２ 着火プラグ
１４３ 失火センサ
１４４ ウォータジャケット部
１５ 送気管
１６ 第１真空ポンプ
１７ 第１送気管
１８ 蓄熱・畜圧タンク
１８１ 排出管
１８２ 加熱管
１８３ 蒸気圧送管
１８４ 安全弁
１９ 第２送気管
２０ 第２真空ポンプ
２１ 貯湯タンク
２３ 冷却水往路管
２４ 冷却水復路管
２４２ 循環ポンプ
２５ 給水管
２６ 給湯管
２７ 制御装置
１００ 水酸素混成ガス発生装置
ＳＶ１ 第１ガス供給制御バルブ（第１電磁バルブ）
ＳＶ２ 第２ガス供給制御バルブ（第２電磁バルブ）
ＳＶ３ 排気制御バルブ（第３電磁バルブ）
ＳＶ４ 高圧蒸気送気制御バルブ（第４電磁バルブ）
ＳＶ５ 加熱蒸気供給制御バルブ（第５電磁バルブ）
ＳＶ６ 高圧蒸気供給制御バルブ（第６電磁バルブ）
ＳＶ７ 往路制御バルブ（第７電磁バルブ）
ＳＶ８ 復路制御バルブ（第８電磁バルブ）
ＳＶ９ 冷却水供給制御バルブ（第９電磁バルブ）
ＳＶ１０ 湯供給制御バルブ（第１０電磁バルブ）
ＣＶ１〜ＣＶ５ 第１逆止弁〜第５逆止弁
Ｒ レギュレータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素と酸素とが混成した水酸素混成ガスや、水素ガスと酸素ガスとを混合した水酸素混合ガスを燃焼ガスとして充填して燃焼する燃焼室が設けられた燃焼シリンダと、
前記燃焼ガスが燃焼することで発生した蒸気を、高温・高圧状態で貯留する蓄熱・蓄圧タンクと、
前記蓄熱・蓄圧タンクに貯留された高温・高圧蒸気を排出する蒸気圧送管とを備えたことを特徴とするボイラー装置。
【請求項２】
前記燃焼室へ供給される燃焼ガスの供給管に設けられたガス供給制御バルブと、
前記燃焼室と前記蓄熱・畜圧タンクとの間の送気管に設けられた高圧蒸気送気制御バルブと、
前記ガス供給制御バルブと高圧蒸気送気制御バルブとの開放および閉塞を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記ガス供給制御バルブを開放状態とすると共に、前記高圧蒸気送気制御バルブを閉塞状態として、燃焼ガスを前記燃焼室へ充填し、
前記燃焼室内に燃焼ガスが充満したときに、前記ガス供給制御バルブを閉塞状態にして、前記燃焼室内の燃焼ガスに点火し、
前記点火した後に、高圧蒸気送気制御バルブを開放状態とすることで、前記燃焼室内の蒸気を前記畜熱・蓄圧タンクへ送気することを特徴とする請求項１記載のボイラー装置。
【請求項３】
前記燃焼室内を排気する排気装置が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のボイラー装置。
【請求項４】
冷却水を貯留する貯水タンクと、
前記燃焼シリンダに設けられ、前記燃焼室を冷却水により冷却する冷却部と、
前記貯水タンクと前記冷却部との間を冷却水が循環する循環路とが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載のボイラー装置。
【請求項５】
水素と酸素とが混成した水酸素混成ガスや、水素ガスと酸素ガスとを混合した水酸素混合ガスを燃焼ガスとして、充填して燃焼する燃焼室が設けられた燃焼シリンダと、
前記燃焼ガスが燃焼することで発生した蒸気を、高温・高圧状態で貯留する蓄熱・畜圧タンクと、
前記蓄熱・畜圧タンクに貯留された高温・高圧蒸気を排出する蒸気圧送管と、
前記燃焼室へ供給される燃焼ガスの供給管に設けられたガス供給制御バルブと、
前記燃焼室と前記蓄熱・畜圧タンクとの間の送気管に設けられた高圧蒸気送気制御バルブと、
前記ガス供給制御バルブと高圧蒸気送気制御バルブとの開放および閉塞を制御する制御装置とを備えたボイラー装置の制御方法であって、
前記制御装置が、前記ガス供給制御バルブを開放状態とすると共に、前記高圧蒸気送気制御バルブを閉塞状態として、燃焼ガスを前記燃焼室へ充填するステップと、
前記制御装置が、前記燃焼室内に燃焼ガスが充満したときに、前記ガス供給制御バルブを閉塞状態にして、前記燃焼室を密閉状態とするステップと、
前記制御装置が、前記燃焼室内の燃焼ガスに点火した後に、前記高圧蒸気送気制御バルブを開放状態して、前記燃焼室内の蒸気を前記畜熱・畜圧タンクへ送気するステップとを含むことを特徴とするボイラー装置の制御方法。
【請求項６】
前記燃焼室内を排気する排気装置により、点火した後の燃焼室内に残留する蒸気を排出するステップを含むことを特徴とする請求項５記載のボイラー装置の制御方法。
【請求項１】
水素と酸素とが混成した水酸素混成ガスや、水素ガスと酸素ガスとを混合した水酸素混合ガスを燃焼ガスとして充填して燃焼する燃焼室が設けられた燃焼シリンダと、
前記燃焼ガスが燃焼することで発生した蒸気を、高温・高圧状態で貯留する蓄熱・蓄圧タンクと、
前記蓄熱・蓄圧タンクに貯留された高温・高圧蒸気を排出する蒸気圧送管とを備えたことを特徴とするボイラー装置。
【請求項２】
前記燃焼室へ供給される燃焼ガスの供給管に設けられたガス供給制御バルブと、
前記燃焼室と前記蓄熱・畜圧タンクとの間の送気管に設けられた高圧蒸気送気制御バルブと、
前記ガス供給制御バルブと高圧蒸気送気制御バルブとの開放および閉塞を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記ガス供給制御バルブを開放状態とすると共に、前記高圧蒸気送気制御バルブを閉塞状態として、燃焼ガスを前記燃焼室へ充填し、
前記燃焼室内に燃焼ガスが充満したときに、前記ガス供給制御バルブを閉塞状態にして、前記燃焼室内の燃焼ガスに点火し、
前記点火した後に、高圧蒸気送気制御バルブを開放状態とすることで、前記燃焼室内の蒸気を前記畜熱・蓄圧タンクへ送気することを特徴とする請求項１記載のボイラー装置。
【請求項３】
前記燃焼室内を排気する排気装置が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のボイラー装置。
【請求項４】
冷却水を貯留する貯水タンクと、
前記燃焼シリンダに設けられ、前記燃焼室を冷却水により冷却する冷却部と、
前記貯水タンクと前記冷却部との間を冷却水が循環する循環路とが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載のボイラー装置。
【請求項５】
水素と酸素とが混成した水酸素混成ガスや、水素ガスと酸素ガスとを混合した水酸素混合ガスを燃焼ガスとして、充填して燃焼する燃焼室が設けられた燃焼シリンダと、
前記燃焼ガスが燃焼することで発生した蒸気を、高温・高圧状態で貯留する蓄熱・畜圧タンクと、
前記蓄熱・畜圧タンクに貯留された高温・高圧蒸気を排出する蒸気圧送管と、
前記燃焼室へ供給される燃焼ガスの供給管に設けられたガス供給制御バルブと、
前記燃焼室と前記蓄熱・畜圧タンクとの間の送気管に設けられた高圧蒸気送気制御バルブと、
前記ガス供給制御バルブと高圧蒸気送気制御バルブとの開放および閉塞を制御する制御装置とを備えたボイラー装置の制御方法であって、
前記制御装置が、前記ガス供給制御バルブを開放状態とすると共に、前記高圧蒸気送気制御バルブを閉塞状態として、燃焼ガスを前記燃焼室へ充填するステップと、
前記制御装置が、前記燃焼室内に燃焼ガスが充満したときに、前記ガス供給制御バルブを閉塞状態にして、前記燃焼室を密閉状態とするステップと、
前記制御装置が、前記燃焼室内の燃焼ガスに点火した後に、前記高圧蒸気送気制御バルブを開放状態して、前記燃焼室内の蒸気を前記畜熱・畜圧タンクへ送気するステップとを含むことを特徴とするボイラー装置の制御方法。
【請求項６】
前記燃焼室内を排気する排気装置により、点火した後の燃焼室内に残留する蒸気を排出するステップを含むことを特徴とする請求項５記載のボイラー装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２０１６７（Ｐ２００８−２０１６７Ａ）
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９４８４４（Ｐ２００６−１９４８４４）
【出願日】平成１８年７月１４日（２００６．７．１４）
【出願人】（５９３１６０５２９）応用電機株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１４日（２００６．７．１４）
【出願人】（５９３１６０５２９）応用電機株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]