吸熱型ガス生成装置
【課題】生成される吸熱型ガスの組成比を調整安定化し得る吸熱型ガス生成装置を提供する。
【解決手段】炭化水素系ガスと空気を原料として、少なくとも一酸化炭素ガス及び水素ガスを含む吸熱型ガスを生成する吸熱型ガス発生器Ｒが設けられた吸熱型ガス生成装置であって、吸熱型ガス発生器Ｒにて生成される吸熱型ガスの一酸化炭素ガス又は酸素ガスを含む組成比を検出する吸熱型ガス組成比検出手段Ｍと、吸熱型ガス発生器Ｒに供給される炭化水素系ガスと空気との比率を調整する原料ガス比率調整手段Ａと、吸熱型ガス組成比検出手段Ｍの検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比になるように炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整する原料ガス比率調整手段Ａを制御する制御手段５とが設けられている。
【解決手段】炭化水素系ガスと空気を原料として、少なくとも一酸化炭素ガス及び水素ガスを含む吸熱型ガスを生成する吸熱型ガス発生器Ｒが設けられた吸熱型ガス生成装置であって、吸熱型ガス発生器Ｒにて生成される吸熱型ガスの一酸化炭素ガス又は酸素ガスを含む組成比を検出する吸熱型ガス組成比検出手段Ｍと、吸熱型ガス発生器Ｒに供給される炭化水素系ガスと空気との比率を調整する原料ガス比率調整手段Ａと、吸熱型ガス組成比検出手段Ｍの検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比になるように炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整する原料ガス比率調整手段Ａを制御する制御手段５とが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素系ガスと空気を原料として、少なくとも一酸化炭素ガス及び水素ガスを含む吸熱型ガスを生成する吸熱型ガス発生器が設けられた吸熱型ガス生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる吸熱型ガス生成装置は、炭化水素系ガスと空気を原料として、炭化水素系ガスを部分燃焼反応させた後、その部分燃焼反応により生成された水蒸気と二酸化炭素ガスとにより炭化水素系ガスを改質させて、少なくとも一酸化炭素ガス及び水素ガスを含む吸熱型ガスを生成するものである。
そして、生成された吸熱型ガスは、例えば、浸炭処理等、一酸化炭素を含む炉内雰囲気にて行う熱処理で、炉内雰囲気形成用のガスとして用いられる。
【０００３】
このような吸熱型ガス生成装置において、従来は、吸熱型ガス発生器に供給される炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整する原料ガス比率調整手段が設けられて、吸熱型ガス発生器に供給される炭化水素系ガスと空気との供給量比率が予め設定された所定の設定比率になるように、原料ガス比率調整手段を制御するように構成されていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平５−２５７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような吸熱型ガス生成装置では、吸熱型ガス発生器の温度変動等の外乱の影響により、吸熱型ガス発生器にて生成される吸熱型ガスの組成比が変動する場合がある。
一方、熱処理等、このような吸熱型ガスを用いて行う処理を安定化するために、吸熱型ガスの組成比を適切に調整して安定化することが望まれる。
しかしながら、従来の吸熱型ガス生成装置は、このような吸熱型ガスの組成比の安定化には充分に対応することができなかった。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、生成される吸熱型ガスの組成比を調整安定化し得る吸熱型ガス生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の吸熱型ガス生成装置は、炭化水素系ガスと空気を原料として、少なくとも一酸化炭素ガス及び水素ガスを含む吸熱型ガスを生成する吸熱型ガス発生器が設けられたものであって、
第１特徴構成は、前記吸熱型ガス発生器にて生成される吸熱型ガスの一酸化炭素ガス又は酸素ガスを含む組成比を検出する吸熱型ガス組成比検出手段と、
前記吸熱型ガス発生器に供給される炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整する原料ガス比率調整手段と、
前記吸熱型ガス組成比検出手段の検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比になるように炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整する前記原料ガス比率調整手段を制御する制御手段とが設けられている点にある。
【０００８】
即ち、吸熱型ガス組成比検出手段により、吸熱型ガス発生器にて生成される吸熱型ガスの一酸化炭素ガス又は酸素ガスを含む組成比（本願における組成比は、成分濃度と同等の概念である））が検出され、制御手段により、その吸熱型ガス組成比検出手段の検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比になるように炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整すべく、原料ガス比率調整手段が制御される。
ちなみに、吸熱型ガスに含まれる一酸化炭素ガスは、主として、炭化水素系ガスの改質により生成したものであり、吸熱型ガスに含まれる酸素ガスは、主として、吸熱型ガス発生器に供給された空気中の酸素のうちで炭化水素系ガスの部分燃焼反応に消費されなかった分である。
【０００９】
つまり、吸熱型ガス発生器にて生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比からずれても、生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比になるように炭化水素系ガスと空気との供給量比率が調整されることになる。
従って、生成される吸熱型ガスの組成比を調整安定化し得る吸熱型ガス生成装置を提供することができるようになった。
【００１０】
第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記吸熱型ガス組成比検出手段が、生成される吸熱型ガスの酸素ガスの組成比を検出する酸素センサと、その酸素センサにて検出される酸素ガスの組成比に基づいて吸熱型ガスの組成比を求めるガス組成演算部とを備えて構成されている点にある。
【００１１】
即ち、酸素センサにより、吸熱型ガスの酸素ガスの組成比が検出され、ガス組成演算部により、酸素センサにて検出される酸素ガスの組成比に基づいて現状の吸熱型ガスの組成比が推定可能となる。
発明者らの検討によると、生成される吸熱型ガスの組成比と残留する酸素ガスの組成比との間には強い相関があり、同時に、残留する酸素ガスの組成比と系内に投入される炭化水素系ガスと空気との供給量比率には強い相関が認められる。そこで、検出される酸素ガスの組成比に従って、炭化水素系ガスと空気との供給量比率を制御することで、吸熱型ガスの組成を良好に制御できる。
【００１２】
又、吸熱型ガスに含まれる酸素ガスは微量（例えば、×１０-13％レベル）であるので、酸素センサが酸素ガスの組成比を検出する際のレスポンスが速い。従って、吸熱型ガスの組成比が目標組成比からずれても、速やかに吸熱型ガスの組成比が目標組成比になるように炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整することができるので、速やかに吸熱型ガスの組成比を目標組成比に戻すことができるようになり、吸熱型ガスの組成比をより一層安定化することができるのである。
【００１３】
しかも、酸素センサとして、ジルコニアからなるセンサ素子を用いた酸素センサを用いると、そのセンサ素子は小形であるため、吸熱型ガス発生器にて生成された吸熱型ガスを需要先に導く生成ガス送出路内に直接設けることができる。
ちなみに、生成ガス送出路から分岐したサンプリング管路を通して組成比検出用の吸熱型ガスを吸熱型ガス組成比検出手段に導いて、吸熱型ガスの組成比を検出するように構成する場合が想定されるが、この場合は、細いサンプリング管路が炭素化合物の炭化により詰まり易いので、サンプリング管路の詰まり防止のためのメンテナンスが必要となり、メンテナンスの負担が重くなる。
これに対して、センサ素子を生成ガス管路内に直接設けるようにすれば、上述のようなサンプリング管路の詰まり防止のためのメンテナンスが不要となるのである。
従って、メンテナンスの負担を軽減しながら、生成される吸熱型ガスの組成比を良好に調整安定化することができるようになった。
【００１４】
第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、
前記原料ガス比率調整手段が、炭化水素系ガスの供給量を調整する炭化水素系ガス流量調整弁と、空気の供給量を調整する空気流量調整弁とを備えて構成され、
生成される吸熱型ガスの流量を検出する生成ガス流量検出手段が設けられ、
前記制御手段が、前記吸熱型ガス組成比検出手段及び前記生成ガス流量検出手段夫々の検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が前記目標組成比となり且つ生成量が目標生成量となるように、前記炭化水素系ガス流量調整弁及び前記空気流量調整弁を制御するように構成されている点にある。
【００１５】
即ち、制御手段により、吸熱型ガス組成比検出手段及び生成ガス流量検出手段夫々の検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比となり且つ生成量が目標生成量となるように、炭化水素系ガス流量調整弁及び空気流量調整弁が制御される。
【００１６】
つまり、吸熱型ガス発生器にて生成された吸熱型ガスの消費量が変動すると、その変動に対応して、吸熱型ガス発生器に供給される炭化水素系ガス及び空気夫々の供給量を調整することになるが、炭化水素系ガス及び空気夫々の供給量の変動が大きくなるほど、生成される吸熱型ガスの組成比が変動し易くなる。
そこで、吸熱型ガスの消費量の変動に対応して、炭化水素系ガス及び空気夫々の供給量を調整するに当たって、それら炭化水素系ガス及び空気夫々の供給量を生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比となるように調整するのである。
従って、吸熱型ガスの消費量の変動に対応して吸熱型ガスの生成量を調整しながらも、生成される吸熱型ガスの組成比を安定化することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る吸熱型ガス生成装置の全体構成を示すブロック図
【図２】一酸化炭素対酸素組成比相関関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、吸熱型ガス生成装置は、炭化水素系ガスと空気を原料として、少なくとも一酸化炭素ガス及び水素ガスを含む吸熱型ガスを生成する吸熱型ガス発生器Ｒと、原料の炭化水素系ガスを吸熱型ガス発生器Ｒに供給する原料ガス供給路１と、ブロア２により吐出される空気を吸熱型ガス発生器Ｒに供給する原料空気供給路３と、吸熱型ガス発生器Ｒにて生成された吸熱型ガスを需要先（図示省略）に送出する生成ガス送出路４と、吸熱型ガス生成装置の運転を制御する制御手段としての制御部５等を備えて構成されている。
【００１９】
本発明では、吸熱型ガス発生器Ｒにて生成される吸熱型ガスの一酸化炭素ガス又は酸素ガスを含む組成比を検出する吸熱型ガス組成比検出手段Ｍと、吸熱型ガス発生器Ｒに供給される炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整する原料ガス比率調整手段Ａとが設けられている。
そして、制御部５が、吸熱型ガス組成比検出手段Ｍの検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比になるように炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整すべく、原料ガス比率調整手段Ａを制御するように構成されている。
【００２０】
次に、吸熱型ガス発生器Ｒの各部について、説明を加える。
吸熱型ガス発生器Ｒは、Ｎｉ系等の触媒６が充填されたレトルト７が内部に装備された加熱炉８と、その加熱炉８内を燃焼室として燃焼用ガスを燃焼させてレトルト７を加熱する複数の加熱用バーナ９とを備えて構成されている。
レトルト７は、その軸心を上下方向に向けた姿勢で加熱炉８内に装備され、そのレトルト７の下端には、原料ガス供給路１と原料空気供給路３とが合流接続された混合ガス供給路１０が接続され、レトルト７の上端には、前記生成ガス送出路４が接続されている。
複数の加熱用バーナ９には、原料ガス供給路１から分岐された燃焼用ガス供給路１１、及び、原料空気供給路３から分岐された燃焼用空気供給路１２が接続されている。
この実施形態では、原料ガス供給路１は、メタンガスを主成分とする都市ガス（例えば１３Ａ）が送出される都市ガス導管（図示省略）に接続されて、都市ガスが原料の炭化水素系ガスとしてレトルト７に、燃焼用ガスとして加熱用バーナ９に夫々供給される。
【００２１】
そして、加熱用バーナ９によりレトルト７が所定の反応用設定温度になるように加熱される状態で、混合ガス供給路１０を通して炭化水素系ガスと空気とが混合状態でレトルト７に供給されて、そのレトルト７内で、炭化水素系ガスを部分燃焼反応させた後、その部分燃焼反応により生成された水蒸気と二酸化炭素ガスとにより炭化水素系ガスを改質させて、吸熱型ガスを生成し、その生成した吸熱型ガスが生成ガス送出路４を通して吸熱型ガスの需要先に送出される。
つまり、需要先での消費量に応じた量の吸熱型ガスを生成して、需要先に送出するように構成されている。
【００２２】
ちなみに、レトルト７にて生成される吸熱型ガスには、少なくとも一酸化炭素ガス、水素ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガス及び酸素ガスが含まれる。酸素ガスは、レトルト７に供給された空気中の酸素のうちで炭化水素系ガスの部分燃焼反応に消費されずに残留した分である。
そして、吸熱型ガスに含まれる一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、水素ガス、酸素ガス等の夫々の成分ガスの組成比には、レトルト７に供給される炭化水素系ガスと空気との供給量比率（例えば空気比）に応じた一定の相関関係がある。
例えば、一酸化炭素ガスの組成比、二酸化炭素ガスの組成比及び酸素ガスの組成比には、図２に示すように、空気比に応じた相関関係がある。この図からも判明するように、組成比と空気比との関係において、酸素ガスが最も敏感であり、以下、二酸化炭素ガス、一酸化炭素ガスが続くこととなる。従って、例えば、酸素ガスの組成比を検出して、それに従って吸熱型ガスの組成を制御することができる。
【００２３】
ちなみに、図２における空気比は、レトルト７に供給される炭化水素系ガスの体積を温度が設定温度であり且つ圧力が設定圧力である設定温度圧力状態での体積とし、且つ、レトルト７に供給される空気の体積を設定温度圧力状態での体積として、設定されたものである。
【００２４】
この実施形態では、原料ガス比率調整手段Ａが、原料ガス供給路１に設けられて炭化水素系ガスの供給量を調整する炭化水素系ガス流量調整弁１５と、原料空気供給路３に設けられて空気の供給量を調整する空気流量調整弁１６とを備えて構成されている。
ちなみに、炭化水素系ガス流量調整弁１５及び空気流量調整弁１６は、開度を調節自在な電磁比例弁や電動ダンパにより構成される。
原料ガス供給路１には、レトルト７への炭化水素系ガスの供給を断続する炭化水素系ガス断続弁１７が設けられている。
更に、生成ガス送出路４には、レトルト７にて生成される吸熱型ガスの流量を検出する生成ガス流量センサ２２（生成ガス流量検出手段に相当する）、温度を検出する生成ガス温度センサ２３、及び、圧力を検出する生成ガス圧力センサ２４が設けられている。
【００２５】
又、この実施形態では、吸熱型ガス組成比検出手段Ｍが、生成される吸熱型ガスの酸素ガスの組成比を検出する酸素センサ１３と、その酸素センサ１３にて検出される酸素ガスの組成比に基づいて実質的に吸熱型ガスの組成比（換言すると、レトルト７に供給される炭化水素系ガスと空気との供給量比率）を求めるガス組成演算部１４とを備えて構成される。
酸素センサ１３は、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）からなるセンサ素子１３ｓを備えて構成され、そのセンサ素子１３ｓが生成ガス送出路４内に設けられている。
【００２６】
更に、原料ガス供給路１には、レトルト７に供給される炭化水素系ガスの温度を検出する炭化水素系ガス温度センサ１８（炭化水素系ガス温度検出手段に相当する）、及び、圧力を検出する炭化水素系ガス圧力センサ１９（炭化水素系ガス圧力検出手段に相当する）が設けられている。
又、原料空気供給路３には、レトルト７に供給される空気の温度を検出する空気温度センサ２０（空気温度検出手段に相当する）、及び、圧力を検出する空気圧力センサ２１（空気圧力検出手段に相当する）が設けられている。
【００２７】
そして、ガス組成演算部１４が、酸素ガスの組成比から、炭化水素系ガス温度センサ１８、炭化水素系ガス圧力センサ１９、空気温度センサ２０及び空気圧力センサ２１夫々の検出情報に基づいて、原料ガス比率調整手段Ａにて調整されるべき炭化水素系ガスと空気との供給量比率を、炭化水素系ガス及び空気の温度が設定温度であり且つ圧力が設定圧力である設定温度圧力状態の供給量比率に換算した状態で求めるように構成されている。
前記制御部５は、マイクロコンピュータを用いて構成され、その制御部５によりガス組成演算部１４が構成されている。
【００２８】
各燃焼用ガス供給路１１には、加熱用バーナ９への炭化水素系ガスの供給を断続する燃焼用ガス断続弁２５が設けられ、各燃焼用空気供給路１２には、加熱用バーナ９への燃焼用空気の供給を断続する燃焼用空気断続弁２６が設けられている。
ちなみに、各加熱用バーナ９に供給される燃焼用空気の空気比が予め設定された燃焼用の設定空気比となるように、燃焼用ガス供給路１１及び燃焼用空気供給路１２により加熱用バーナ９に供給される炭化水素系ガスと燃焼用空気との供給量比率が予め設定されている。
又、レトルト７の加熱温度を検出するレトルト温度センサ２７も設けられている。
【００２９】
次に、制御部５の制御動作について、説明する。
制御部５は、レトルト温度センサ２７にて検出されるレトルト７の加熱温度が、予め設定された反応用設定温度になるように、複数の加熱用バーナ９のうち燃焼させるものの台数を調整し、且つ、燃焼させる加熱用バーナ９については燃焼させる時間と燃焼を停止させる時間との比率を調整すべく、各加熱用バーナ９に対応する燃焼用ガス断続弁２５及び燃焼用空気断続弁２６の開閉を制御するように構成されている。
【００３０】
又、制御部５は、吸熱型ガス組成比検出手段Ｍ及び生成ガス流量センサ２２夫々の検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比となり且つ生成量が目標生成量となるように、炭化水素系ガス流量調整弁１５及び空気流量調整弁１６を制御する組成比調整制御を実行するように構成されている。
【００３１】
次に、組成比調整制御について説明を加える。
この実施形態では、吸熱型ガス組成比検出手段Ｍにより酸素ガスの組成比を求める。この酸素ガスの組成比は、一酸化炭素ガスの組成比と強い相関があるため、これを代表できる。
そして、制御部５は、組成比調整制御において、吸熱型ガス組成比検出手段Ｍ、生成ガス流量センサ２２、炭化水素系ガス温度センサ１８、炭化水素系ガス圧力センサ１９、空気温度センサ２０、空気圧力センサ２１、生成ガス温度センサ２３及び生成ガス圧力センサ２４夫々の検出情報に基づいて、生成されていると推定される吸熱型ガスの一酸化炭素ガスの組成比が目標組成比となり、且つ、生成される吸熱型ガスの流量が目標生成量に対応する目標流量となるように、酸素ガスの組成比に基づいて、炭化水素系ガス流量調整弁１５及び空気流量調整弁１６を制御する。
【００３２】
上述の組成比調整制御について、更に説明を加える。
制御部５には、例えば図２に示す如き空気比の変化に伴う一酸化炭素ガスの組成比と酸素ガスの組成比との組成比相関関係（以下、一酸化炭素対酸素組成比相関関係と記載する場合がある）が記憶されている。
制御部５は、一酸化炭素対酸素組成比相関関係に基づいて、吸熱型ガスの一酸化炭素ガスの組成比が目標組成比となる空気比を目標空気比として求める。
又、制御部５は、生成ガス温度センサ２３及び生成ガス圧力センサ２４夫々の検出情報に基づいて、生成ガス流量センサ２２により検出される流量を設定温度圧力状態での流量に換算して、その設定温度圧力状態での流量を吸熱型ガスの目標生成流量とする。
又、制御部５は、レトルト７に供給される空気の空気比が目標空気比となり且つ目標生成流量の吸熱型ガスを生成するための設定温度圧力状態での炭化水素系ガスの流量、空気の流量を、夫々、目標炭化水素系ガス流量、目標空気流量として求める。
更に、制御部５は、炭化水素系ガス温度センサ１８及び炭化水素系ガス圧力センサ１９夫々の検出情報に基づいて、目標炭化水素系ガス流量の炭化水素系ガスをレトルト７に供給するための炭化水素系ガス流量調整弁１５の開度を目標開度として求め、並びに、空気温度センサ２０及び空気圧力センサ２１夫々の検出情報に基づいて、目標空気流量の空気をレトルト７に供給するための空気流量調整弁１６の開度を目標開度として求める。
【００３３】
そして、制御部５は、炭化水素系ガス流量調整弁１５の開度を目標開度に調整し且つ空気流量調整弁１６の開度を目標開度に調整するフィードフォワード制御を実行し、並びに、吸熱型ガス組成比検出手段Ｍにて検出される酸素ガスの組成比から推定される一酸化炭素ガスの組成比が目標組成比を中心とする所定の設定範囲内に入るように炭化水素系ガス流量調整弁１５及び空気流量調整弁１６夫々の開度を微調整するフィードバック制御を実行する。
【００３４】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 吸熱型ガス組成比検出手段Ｍの具体構成は、上記の実施形態において例示した構成に限定されるものではない。
例えば、上記の実施形態のように、酸素ガスの組成比を検出して一酸化炭素ガスの組成比を推定するように構成するのに代えて、一酸化炭素ガスの組成比そのものを検出する一酸化炭素センサを備えて構成しても良い。
あるいは、一酸化炭素ガス以外に、吸熱型ガスの需要先において組成比の管理が必要な成分ガス、例えば、水素ガスの組成比を検出するように構成しても良い。
【００３５】
（ロ） 上記の実施形態において設けた生成ガス温度センサ２３及び生成ガス圧力センサ２４を省略して、制御部５を、吸熱型ガス組成比検出手段Ｍにて検出される酸素ガスの組成比が目標とする一酸化炭素ガスの組成比に対応する酸素ガスの組成比になり且つ生成ガス流量センサ２２にて検出される吸熱型ガスの流量が目標生成量に対応する目標流量になるように、炭化水素系ガス流量調整弁１５の開度及び空気流量調整弁１６の開度夫々を調整するように構成しても良い。
【００３６】
又、原料ガス供給路１を通して供給される炭化水素系ガスの温度及び圧力の変動が小さく、又、原料空気供給路３を通して供給される空気の温度及び圧力の変動が小さい場合は、炭化水素系ガス温度センサ１８、炭化水素系ガス圧力センサ１９、空気温度センサ２０及び空気圧力センサ２１を省略しても良い。
【００３７】
（ハ） レトルト７の加熱温度が変動すると、生成される吸熱型ガスの組成比が変動する場合がある。
この場合、レトルト７の加熱温度に応じて、一酸化炭素対酸素組成比相関関係を複数設定する。
そして、複数の一酸化炭素対酸素組成比相関関係から、レトルト温度センサ２７にて検出されるレトルト７の加熱温度に対応する一酸化炭素対酸素組成比相関関係を選択して、その選択した一酸化炭素対酸素組成比相関関係に基づいて、一酸化炭素ガスの組成比を求め、並びに、組成比調整制御を実行するように構成しても良い。
【００３８】
（ニ） 原料ガス比率調整手段Ａの具体構成として、上記の実施形態では、炭化水素系ガス流量調整弁１５と空気流量調整弁１６とを備えて構成したが、炭化水素系ガスと空気との混合比率を調整自在な三方弁にて構成しても良い。
【００３９】
（ホ） 吸熱型ガス発生器Ｒの具体構成は、上記の実施形態において例示した構成に限定されるものではない。例えば、レトルト７の加熱源として、加熱用バーナ９に代えて、電気ヒータを用いても良い。
【００４０】
（ヘ） 吸熱型ガス生成用の原料である炭化水素系ガスは、上記の実施形態において例示したメタンに限定されるものではなく、ブタン、プロパン等、種々のガスを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上説明したように、生成される吸熱型ガスの組成比を調整安定化し得る吸熱型ガス生成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４２】
５ 制御手段
１３ 酸素センサ
１４ ガス組成演算部
１５ 炭化水素系ガス流量調整弁
１６ 空気流量調整弁
１８ 炭化水素系ガス温度検出手段
１９ 炭化水素系ガス圧力検出手段
２０ 空気温度検出手段
２１ 空気圧力検出手段
２２ 生成ガス流量検出手段
Ａ 原料ガス比率調整手段
Ｍ 吸熱型ガス組成比検出手段
Ｒ 吸熱型ガス発生器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素系ガスと空気を原料として、少なくとも一酸化炭素ガス及び水素ガスを含む吸熱型ガスを生成する吸熱型ガス発生器が設けられた吸熱型ガス生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる吸熱型ガス生成装置は、炭化水素系ガスと空気を原料として、炭化水素系ガスを部分燃焼反応させた後、その部分燃焼反応により生成された水蒸気と二酸化炭素ガスとにより炭化水素系ガスを改質させて、少なくとも一酸化炭素ガス及び水素ガスを含む吸熱型ガスを生成するものである。
そして、生成された吸熱型ガスは、例えば、浸炭処理等、一酸化炭素を含む炉内雰囲気にて行う熱処理で、炉内雰囲気形成用のガスとして用いられる。
【０００３】
このような吸熱型ガス生成装置において、従来は、吸熱型ガス発生器に供給される炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整する原料ガス比率調整手段が設けられて、吸熱型ガス発生器に供給される炭化水素系ガスと空気との供給量比率が予め設定された所定の設定比率になるように、原料ガス比率調整手段を制御するように構成されていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平５−２５７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような吸熱型ガス生成装置では、吸熱型ガス発生器の温度変動等の外乱の影響により、吸熱型ガス発生器にて生成される吸熱型ガスの組成比が変動する場合がある。
一方、熱処理等、このような吸熱型ガスを用いて行う処理を安定化するために、吸熱型ガスの組成比を適切に調整して安定化することが望まれる。
しかしながら、従来の吸熱型ガス生成装置は、このような吸熱型ガスの組成比の安定化には充分に対応することができなかった。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、生成される吸熱型ガスの組成比を調整安定化し得る吸熱型ガス生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の吸熱型ガス生成装置は、炭化水素系ガスと空気を原料として、少なくとも一酸化炭素ガス及び水素ガスを含む吸熱型ガスを生成する吸熱型ガス発生器が設けられたものであって、
第１特徴構成は、前記吸熱型ガス発生器にて生成される吸熱型ガスの一酸化炭素ガス又は酸素ガスを含む組成比を検出する吸熱型ガス組成比検出手段と、
前記吸熱型ガス発生器に供給される炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整する原料ガス比率調整手段と、
前記吸熱型ガス組成比検出手段の検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比になるように炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整する前記原料ガス比率調整手段を制御する制御手段とが設けられている点にある。
【０００８】
即ち、吸熱型ガス組成比検出手段により、吸熱型ガス発生器にて生成される吸熱型ガスの一酸化炭素ガス又は酸素ガスを含む組成比（本願における組成比は、成分濃度と同等の概念である））が検出され、制御手段により、その吸熱型ガス組成比検出手段の検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比になるように炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整すべく、原料ガス比率調整手段が制御される。
ちなみに、吸熱型ガスに含まれる一酸化炭素ガスは、主として、炭化水素系ガスの改質により生成したものであり、吸熱型ガスに含まれる酸素ガスは、主として、吸熱型ガス発生器に供給された空気中の酸素のうちで炭化水素系ガスの部分燃焼反応に消費されなかった分である。
【０００９】
つまり、吸熱型ガス発生器にて生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比からずれても、生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比になるように炭化水素系ガスと空気との供給量比率が調整されることになる。
従って、生成される吸熱型ガスの組成比を調整安定化し得る吸熱型ガス生成装置を提供することができるようになった。
【００１０】
第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記吸熱型ガス組成比検出手段が、生成される吸熱型ガスの酸素ガスの組成比を検出する酸素センサと、その酸素センサにて検出される酸素ガスの組成比に基づいて吸熱型ガスの組成比を求めるガス組成演算部とを備えて構成されている点にある。
【００１１】
即ち、酸素センサにより、吸熱型ガスの酸素ガスの組成比が検出され、ガス組成演算部により、酸素センサにて検出される酸素ガスの組成比に基づいて現状の吸熱型ガスの組成比が推定可能となる。
発明者らの検討によると、生成される吸熱型ガスの組成比と残留する酸素ガスの組成比との間には強い相関があり、同時に、残留する酸素ガスの組成比と系内に投入される炭化水素系ガスと空気との供給量比率には強い相関が認められる。そこで、検出される酸素ガスの組成比に従って、炭化水素系ガスと空気との供給量比率を制御することで、吸熱型ガスの組成を良好に制御できる。
【００１２】
又、吸熱型ガスに含まれる酸素ガスは微量（例えば、×１０-13％レベル）であるので、酸素センサが酸素ガスの組成比を検出する際のレスポンスが速い。従って、吸熱型ガスの組成比が目標組成比からずれても、速やかに吸熱型ガスの組成比が目標組成比になるように炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整することができるので、速やかに吸熱型ガスの組成比を目標組成比に戻すことができるようになり、吸熱型ガスの組成比をより一層安定化することができるのである。
【００１３】
しかも、酸素センサとして、ジルコニアからなるセンサ素子を用いた酸素センサを用いると、そのセンサ素子は小形であるため、吸熱型ガス発生器にて生成された吸熱型ガスを需要先に導く生成ガス送出路内に直接設けることができる。
ちなみに、生成ガス送出路から分岐したサンプリング管路を通して組成比検出用の吸熱型ガスを吸熱型ガス組成比検出手段に導いて、吸熱型ガスの組成比を検出するように構成する場合が想定されるが、この場合は、細いサンプリング管路が炭素化合物の炭化により詰まり易いので、サンプリング管路の詰まり防止のためのメンテナンスが必要となり、メンテナンスの負担が重くなる。
これに対して、センサ素子を生成ガス管路内に直接設けるようにすれば、上述のようなサンプリング管路の詰まり防止のためのメンテナンスが不要となるのである。
従って、メンテナンスの負担を軽減しながら、生成される吸熱型ガスの組成比を良好に調整安定化することができるようになった。
【００１４】
第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、
前記原料ガス比率調整手段が、炭化水素系ガスの供給量を調整する炭化水素系ガス流量調整弁と、空気の供給量を調整する空気流量調整弁とを備えて構成され、
生成される吸熱型ガスの流量を検出する生成ガス流量検出手段が設けられ、
前記制御手段が、前記吸熱型ガス組成比検出手段及び前記生成ガス流量検出手段夫々の検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が前記目標組成比となり且つ生成量が目標生成量となるように、前記炭化水素系ガス流量調整弁及び前記空気流量調整弁を制御するように構成されている点にある。
【００１５】
即ち、制御手段により、吸熱型ガス組成比検出手段及び生成ガス流量検出手段夫々の検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比となり且つ生成量が目標生成量となるように、炭化水素系ガス流量調整弁及び空気流量調整弁が制御される。
【００１６】
つまり、吸熱型ガス発生器にて生成された吸熱型ガスの消費量が変動すると、その変動に対応して、吸熱型ガス発生器に供給される炭化水素系ガス及び空気夫々の供給量を調整することになるが、炭化水素系ガス及び空気夫々の供給量の変動が大きくなるほど、生成される吸熱型ガスの組成比が変動し易くなる。
そこで、吸熱型ガスの消費量の変動に対応して、炭化水素系ガス及び空気夫々の供給量を調整するに当たって、それら炭化水素系ガス及び空気夫々の供給量を生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比となるように調整するのである。
従って、吸熱型ガスの消費量の変動に対応して吸熱型ガスの生成量を調整しながらも、生成される吸熱型ガスの組成比を安定化することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る吸熱型ガス生成装置の全体構成を示すブロック図
【図２】一酸化炭素対酸素組成比相関関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、吸熱型ガス生成装置は、炭化水素系ガスと空気を原料として、少なくとも一酸化炭素ガス及び水素ガスを含む吸熱型ガスを生成する吸熱型ガス発生器Ｒと、原料の炭化水素系ガスを吸熱型ガス発生器Ｒに供給する原料ガス供給路１と、ブロア２により吐出される空気を吸熱型ガス発生器Ｒに供給する原料空気供給路３と、吸熱型ガス発生器Ｒにて生成された吸熱型ガスを需要先（図示省略）に送出する生成ガス送出路４と、吸熱型ガス生成装置の運転を制御する制御手段としての制御部５等を備えて構成されている。
【００１９】
本発明では、吸熱型ガス発生器Ｒにて生成される吸熱型ガスの一酸化炭素ガス又は酸素ガスを含む組成比を検出する吸熱型ガス組成比検出手段Ｍと、吸熱型ガス発生器Ｒに供給される炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整する原料ガス比率調整手段Ａとが設けられている。
そして、制御部５が、吸熱型ガス組成比検出手段Ｍの検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比になるように炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整すべく、原料ガス比率調整手段Ａを制御するように構成されている。
【００２０】
次に、吸熱型ガス発生器Ｒの各部について、説明を加える。
吸熱型ガス発生器Ｒは、Ｎｉ系等の触媒６が充填されたレトルト７が内部に装備された加熱炉８と、その加熱炉８内を燃焼室として燃焼用ガスを燃焼させてレトルト７を加熱する複数の加熱用バーナ９とを備えて構成されている。
レトルト７は、その軸心を上下方向に向けた姿勢で加熱炉８内に装備され、そのレトルト７の下端には、原料ガス供給路１と原料空気供給路３とが合流接続された混合ガス供給路１０が接続され、レトルト７の上端には、前記生成ガス送出路４が接続されている。
複数の加熱用バーナ９には、原料ガス供給路１から分岐された燃焼用ガス供給路１１、及び、原料空気供給路３から分岐された燃焼用空気供給路１２が接続されている。
この実施形態では、原料ガス供給路１は、メタンガスを主成分とする都市ガス（例えば１３Ａ）が送出される都市ガス導管（図示省略）に接続されて、都市ガスが原料の炭化水素系ガスとしてレトルト７に、燃焼用ガスとして加熱用バーナ９に夫々供給される。
【００２１】
そして、加熱用バーナ９によりレトルト７が所定の反応用設定温度になるように加熱される状態で、混合ガス供給路１０を通して炭化水素系ガスと空気とが混合状態でレトルト７に供給されて、そのレトルト７内で、炭化水素系ガスを部分燃焼反応させた後、その部分燃焼反応により生成された水蒸気と二酸化炭素ガスとにより炭化水素系ガスを改質させて、吸熱型ガスを生成し、その生成した吸熱型ガスが生成ガス送出路４を通して吸熱型ガスの需要先に送出される。
つまり、需要先での消費量に応じた量の吸熱型ガスを生成して、需要先に送出するように構成されている。
【００２２】
ちなみに、レトルト７にて生成される吸熱型ガスには、少なくとも一酸化炭素ガス、水素ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガス及び酸素ガスが含まれる。酸素ガスは、レトルト７に供給された空気中の酸素のうちで炭化水素系ガスの部分燃焼反応に消費されずに残留した分である。
そして、吸熱型ガスに含まれる一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、水素ガス、酸素ガス等の夫々の成分ガスの組成比には、レトルト７に供給される炭化水素系ガスと空気との供給量比率（例えば空気比）に応じた一定の相関関係がある。
例えば、一酸化炭素ガスの組成比、二酸化炭素ガスの組成比及び酸素ガスの組成比には、図２に示すように、空気比に応じた相関関係がある。この図からも判明するように、組成比と空気比との関係において、酸素ガスが最も敏感であり、以下、二酸化炭素ガス、一酸化炭素ガスが続くこととなる。従って、例えば、酸素ガスの組成比を検出して、それに従って吸熱型ガスの組成を制御することができる。
【００２３】
ちなみに、図２における空気比は、レトルト７に供給される炭化水素系ガスの体積を温度が設定温度であり且つ圧力が設定圧力である設定温度圧力状態での体積とし、且つ、レトルト７に供給される空気の体積を設定温度圧力状態での体積として、設定されたものである。
【００２４】
この実施形態では、原料ガス比率調整手段Ａが、原料ガス供給路１に設けられて炭化水素系ガスの供給量を調整する炭化水素系ガス流量調整弁１５と、原料空気供給路３に設けられて空気の供給量を調整する空気流量調整弁１６とを備えて構成されている。
ちなみに、炭化水素系ガス流量調整弁１５及び空気流量調整弁１６は、開度を調節自在な電磁比例弁や電動ダンパにより構成される。
原料ガス供給路１には、レトルト７への炭化水素系ガスの供給を断続する炭化水素系ガス断続弁１７が設けられている。
更に、生成ガス送出路４には、レトルト７にて生成される吸熱型ガスの流量を検出する生成ガス流量センサ２２（生成ガス流量検出手段に相当する）、温度を検出する生成ガス温度センサ２３、及び、圧力を検出する生成ガス圧力センサ２４が設けられている。
【００２５】
又、この実施形態では、吸熱型ガス組成比検出手段Ｍが、生成される吸熱型ガスの酸素ガスの組成比を検出する酸素センサ１３と、その酸素センサ１３にて検出される酸素ガスの組成比に基づいて実質的に吸熱型ガスの組成比（換言すると、レトルト７に供給される炭化水素系ガスと空気との供給量比率）を求めるガス組成演算部１４とを備えて構成される。
酸素センサ１３は、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）からなるセンサ素子１３ｓを備えて構成され、そのセンサ素子１３ｓが生成ガス送出路４内に設けられている。
【００２６】
更に、原料ガス供給路１には、レトルト７に供給される炭化水素系ガスの温度を検出する炭化水素系ガス温度センサ１８（炭化水素系ガス温度検出手段に相当する）、及び、圧力を検出する炭化水素系ガス圧力センサ１９（炭化水素系ガス圧力検出手段に相当する）が設けられている。
又、原料空気供給路３には、レトルト７に供給される空気の温度を検出する空気温度センサ２０（空気温度検出手段に相当する）、及び、圧力を検出する空気圧力センサ２１（空気圧力検出手段に相当する）が設けられている。
【００２７】
そして、ガス組成演算部１４が、酸素ガスの組成比から、炭化水素系ガス温度センサ１８、炭化水素系ガス圧力センサ１９、空気温度センサ２０及び空気圧力センサ２１夫々の検出情報に基づいて、原料ガス比率調整手段Ａにて調整されるべき炭化水素系ガスと空気との供給量比率を、炭化水素系ガス及び空気の温度が設定温度であり且つ圧力が設定圧力である設定温度圧力状態の供給量比率に換算した状態で求めるように構成されている。
前記制御部５は、マイクロコンピュータを用いて構成され、その制御部５によりガス組成演算部１４が構成されている。
【００２８】
各燃焼用ガス供給路１１には、加熱用バーナ９への炭化水素系ガスの供給を断続する燃焼用ガス断続弁２５が設けられ、各燃焼用空気供給路１２には、加熱用バーナ９への燃焼用空気の供給を断続する燃焼用空気断続弁２６が設けられている。
ちなみに、各加熱用バーナ９に供給される燃焼用空気の空気比が予め設定された燃焼用の設定空気比となるように、燃焼用ガス供給路１１及び燃焼用空気供給路１２により加熱用バーナ９に供給される炭化水素系ガスと燃焼用空気との供給量比率が予め設定されている。
又、レトルト７の加熱温度を検出するレトルト温度センサ２７も設けられている。
【００２９】
次に、制御部５の制御動作について、説明する。
制御部５は、レトルト温度センサ２７にて検出されるレトルト７の加熱温度が、予め設定された反応用設定温度になるように、複数の加熱用バーナ９のうち燃焼させるものの台数を調整し、且つ、燃焼させる加熱用バーナ９については燃焼させる時間と燃焼を停止させる時間との比率を調整すべく、各加熱用バーナ９に対応する燃焼用ガス断続弁２５及び燃焼用空気断続弁２６の開閉を制御するように構成されている。
【００３０】
又、制御部５は、吸熱型ガス組成比検出手段Ｍ及び生成ガス流量センサ２２夫々の検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比となり且つ生成量が目標生成量となるように、炭化水素系ガス流量調整弁１５及び空気流量調整弁１６を制御する組成比調整制御を実行するように構成されている。
【００３１】
次に、組成比調整制御について説明を加える。
この実施形態では、吸熱型ガス組成比検出手段Ｍにより酸素ガスの組成比を求める。この酸素ガスの組成比は、一酸化炭素ガスの組成比と強い相関があるため、これを代表できる。
そして、制御部５は、組成比調整制御において、吸熱型ガス組成比検出手段Ｍ、生成ガス流量センサ２２、炭化水素系ガス温度センサ１８、炭化水素系ガス圧力センサ１９、空気温度センサ２０、空気圧力センサ２１、生成ガス温度センサ２３及び生成ガス圧力センサ２４夫々の検出情報に基づいて、生成されていると推定される吸熱型ガスの一酸化炭素ガスの組成比が目標組成比となり、且つ、生成される吸熱型ガスの流量が目標生成量に対応する目標流量となるように、酸素ガスの組成比に基づいて、炭化水素系ガス流量調整弁１５及び空気流量調整弁１６を制御する。
【００３２】
上述の組成比調整制御について、更に説明を加える。
制御部５には、例えば図２に示す如き空気比の変化に伴う一酸化炭素ガスの組成比と酸素ガスの組成比との組成比相関関係（以下、一酸化炭素対酸素組成比相関関係と記載する場合がある）が記憶されている。
制御部５は、一酸化炭素対酸素組成比相関関係に基づいて、吸熱型ガスの一酸化炭素ガスの組成比が目標組成比となる空気比を目標空気比として求める。
又、制御部５は、生成ガス温度センサ２３及び生成ガス圧力センサ２４夫々の検出情報に基づいて、生成ガス流量センサ２２により検出される流量を設定温度圧力状態での流量に換算して、その設定温度圧力状態での流量を吸熱型ガスの目標生成流量とする。
又、制御部５は、レトルト７に供給される空気の空気比が目標空気比となり且つ目標生成流量の吸熱型ガスを生成するための設定温度圧力状態での炭化水素系ガスの流量、空気の流量を、夫々、目標炭化水素系ガス流量、目標空気流量として求める。
更に、制御部５は、炭化水素系ガス温度センサ１８及び炭化水素系ガス圧力センサ１９夫々の検出情報に基づいて、目標炭化水素系ガス流量の炭化水素系ガスをレトルト７に供給するための炭化水素系ガス流量調整弁１５の開度を目標開度として求め、並びに、空気温度センサ２０及び空気圧力センサ２１夫々の検出情報に基づいて、目標空気流量の空気をレトルト７に供給するための空気流量調整弁１６の開度を目標開度として求める。
【００３３】
そして、制御部５は、炭化水素系ガス流量調整弁１５の開度を目標開度に調整し且つ空気流量調整弁１６の開度を目標開度に調整するフィードフォワード制御を実行し、並びに、吸熱型ガス組成比検出手段Ｍにて検出される酸素ガスの組成比から推定される一酸化炭素ガスの組成比が目標組成比を中心とする所定の設定範囲内に入るように炭化水素系ガス流量調整弁１５及び空気流量調整弁１６夫々の開度を微調整するフィードバック制御を実行する。
【００３４】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 吸熱型ガス組成比検出手段Ｍの具体構成は、上記の実施形態において例示した構成に限定されるものではない。
例えば、上記の実施形態のように、酸素ガスの組成比を検出して一酸化炭素ガスの組成比を推定するように構成するのに代えて、一酸化炭素ガスの組成比そのものを検出する一酸化炭素センサを備えて構成しても良い。
あるいは、一酸化炭素ガス以外に、吸熱型ガスの需要先において組成比の管理が必要な成分ガス、例えば、水素ガスの組成比を検出するように構成しても良い。
【００３５】
（ロ） 上記の実施形態において設けた生成ガス温度センサ２３及び生成ガス圧力センサ２４を省略して、制御部５を、吸熱型ガス組成比検出手段Ｍにて検出される酸素ガスの組成比が目標とする一酸化炭素ガスの組成比に対応する酸素ガスの組成比になり且つ生成ガス流量センサ２２にて検出される吸熱型ガスの流量が目標生成量に対応する目標流量になるように、炭化水素系ガス流量調整弁１５の開度及び空気流量調整弁１６の開度夫々を調整するように構成しても良い。
【００３６】
又、原料ガス供給路１を通して供給される炭化水素系ガスの温度及び圧力の変動が小さく、又、原料空気供給路３を通して供給される空気の温度及び圧力の変動が小さい場合は、炭化水素系ガス温度センサ１８、炭化水素系ガス圧力センサ１９、空気温度センサ２０及び空気圧力センサ２１を省略しても良い。
【００３７】
（ハ） レトルト７の加熱温度が変動すると、生成される吸熱型ガスの組成比が変動する場合がある。
この場合、レトルト７の加熱温度に応じて、一酸化炭素対酸素組成比相関関係を複数設定する。
そして、複数の一酸化炭素対酸素組成比相関関係から、レトルト温度センサ２７にて検出されるレトルト７の加熱温度に対応する一酸化炭素対酸素組成比相関関係を選択して、その選択した一酸化炭素対酸素組成比相関関係に基づいて、一酸化炭素ガスの組成比を求め、並びに、組成比調整制御を実行するように構成しても良い。
【００３８】
（ニ） 原料ガス比率調整手段Ａの具体構成として、上記の実施形態では、炭化水素系ガス流量調整弁１５と空気流量調整弁１６とを備えて構成したが、炭化水素系ガスと空気との混合比率を調整自在な三方弁にて構成しても良い。
【００３９】
（ホ） 吸熱型ガス発生器Ｒの具体構成は、上記の実施形態において例示した構成に限定されるものではない。例えば、レトルト７の加熱源として、加熱用バーナ９に代えて、電気ヒータを用いても良い。
【００４０】
（ヘ） 吸熱型ガス生成用の原料である炭化水素系ガスは、上記の実施形態において例示したメタンに限定されるものではなく、ブタン、プロパン等、種々のガスを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上説明したように、生成される吸熱型ガスの組成比を調整安定化し得る吸熱型ガス生成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４２】
５ 制御手段
１３ 酸素センサ
１４ ガス組成演算部
１５ 炭化水素系ガス流量調整弁
１６ 空気流量調整弁
１８ 炭化水素系ガス温度検出手段
１９ 炭化水素系ガス圧力検出手段
２０ 空気温度検出手段
２１ 空気圧力検出手段
２２ 生成ガス流量検出手段
Ａ 原料ガス比率調整手段
Ｍ 吸熱型ガス組成比検出手段
Ｒ 吸熱型ガス発生器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素系ガスと空気を原料として、少なくとも一酸化炭素ガス及び水素ガスを含む吸熱型ガスを生成する吸熱型ガス発生器が設けられた吸熱型ガス生成装置であって、
前記吸熱型ガス発生器にて生成される吸熱型ガスの一酸化炭素ガス又は酸素ガスを含む組成比を検出する吸熱型ガス組成比検出手段と、
前記吸熱型ガス発生器に供給される炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整する原料ガス比率調整手段と、
前記吸熱型ガス組成比検出手段の検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比になるように炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整する前記原料ガス比率調整手段を制御する制御手段とが設けられている吸熱型ガス生成装置。
【請求項２】
前記吸熱型ガス組成比検出手段が、生成される吸熱型ガスの酸素ガスの組成比を検出する酸素センサと、その酸素センサにて検出される酸素ガスの組成比に基づいて吸熱型ガスの組成比を求めるガス組成演算部とを備えて構成されている請求項１に記載の吸熱型ガス生成装置。
【請求項３】
前記原料ガス比率調整手段が、炭化水素系ガスの供給量を調整する炭化水素系ガス流量調整弁と、空気の供給量を調整する空気流量調整弁とを備えて構成され、
生成される吸熱型ガスの流量を検出する生成ガス流量検出手段が設けられ、
前記制御手段が、前記吸熱型ガス組成比検出手段及び前記生成ガス流量検出手段夫々の検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が前記目標組成比となり且つ生成量が目標生成量となるように、前記炭化水素系ガス流量調整弁及び前記空気流量調整弁を制御するように構成されている請求項１又は２に記載の吸熱型ガス生成装置。
【請求項１】
炭化水素系ガスと空気を原料として、少なくとも一酸化炭素ガス及び水素ガスを含む吸熱型ガスを生成する吸熱型ガス発生器が設けられた吸熱型ガス生成装置であって、
前記吸熱型ガス発生器にて生成される吸熱型ガスの一酸化炭素ガス又は酸素ガスを含む組成比を検出する吸熱型ガス組成比検出手段と、
前記吸熱型ガス発生器に供給される炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整する原料ガス比率調整手段と、
前記吸熱型ガス組成比検出手段の検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が目標組成比になるように炭化水素系ガスと空気との供給量比率を調整する前記原料ガス比率調整手段を制御する制御手段とが設けられている吸熱型ガス生成装置。
【請求項２】
前記吸熱型ガス組成比検出手段が、生成される吸熱型ガスの酸素ガスの組成比を検出する酸素センサと、その酸素センサにて検出される酸素ガスの組成比に基づいて吸熱型ガスの組成比を求めるガス組成演算部とを備えて構成されている請求項１に記載の吸熱型ガス生成装置。
【請求項３】
前記原料ガス比率調整手段が、炭化水素系ガスの供給量を調整する炭化水素系ガス流量調整弁と、空気の供給量を調整する空気流量調整弁とを備えて構成され、
生成される吸熱型ガスの流量を検出する生成ガス流量検出手段が設けられ、
前記制御手段が、前記吸熱型ガス組成比検出手段及び前記生成ガス流量検出手段夫々の検出情報に基づいて、生成される吸熱型ガスの組成比が前記目標組成比となり且つ生成量が目標生成量となるように、前記炭化水素系ガス流量調整弁及び前記空気流量調整弁を制御するように構成されている請求項１又は２に記載の吸熱型ガス生成装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２２８９９６（Ｐ２０１０−２２８９９６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８０１８０（Ｐ２００９−８０１８０）
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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