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技術 ブラウンガス流量調節器

出願人 イーアンドイー・コーポレーション
発明者 ジャン―スー・ヒュン
出願日 2002年11月28日 (18年0ヶ月経過) 出願番号 2002-344966
公開日 2004年5月20日 (16年6ヶ月経過) 公開番号 2004-144458
状態 拒絶査定
技術分野 燃料の供給及び制御
主要キーワード 電解板 爆発現象 後端ライン 基準圧力値 逆火発生 ガス流量調節器 ブラウンガス 逆火現象
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年5月20日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

ガス流量調節器の弁を制御部によって自動に開閉し、ガス流量調節器内部に火炎逆火除去器を設けることで、ブラウンガスが適正な圧力の一定の流量でバーナーに流入されるブラウンガス流量調節器を提供する。

解決手段

ブラウンガスの流量を調節する自動弁22と、自動弁22の後端ラインに設けられ、ブラウンガスの流量を測定する流量計23と、流量計23の後端ラインに設けられ、ブラウンガスの圧力を測定する圧力測定部26と、圧力測定部26から測定結果を入力され、自動弁22を通過するブラウンガスが一定の流量を維持するように制御する制御部と、圧力測定部26の後端ラインに設けられ、各ラインの火炎の逆火による損傷を防止する火炎逆火除去器27とを含む。

概要

背景

ブラウンガスは、水を電気分解して得られるもので、水素酸素との含量比が2:1である混合気体である。通常、水を電気分解すると、陰極では水素が、陽極では酸素が得られるが、これらのガスを分離して採集することなく一緒捕集したものがブラウンガスである。

概要

ガス流量調節器の弁を制御部によって自動に開閉し、ガス流量調節器内部に火炎逆火除去器を設けることで、ブラウンガスが適正な圧力の一定の流量でバーナーに流入されるブラウンガス流量調節器を提供する。ブラウンガスの流量を調節する自動弁22と、自動弁22の後端ラインに設けられ、ブラウンガスの流量を測定する流量計23と、流量計23の後端ラインに設けられ、ブラウンガスの圧力を測定する圧力測定部26と、圧力測定部26から測定結果を入力され、自動弁22を通過するブラウンガスが一定の流量を維持するように制御する制御部と、圧力測定部26の後端ラインに設けられ、各ラインの火炎の逆火による損傷を防止する火炎逆火除去器27とを含む。 

目的

本発明の目的は、ガス流量調節器の弁を制御部によって自動に開閉し、ガス流量調節器の内部に火炎逆火除去器を設けることにより、ブラウンガスが適正な圧力の一定した流量でバーナーに流入され、また、ガスの逆火発生による損傷を防止し得るブラウンガス流量調節器を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ブラウンガスが供給される各ラインに設けられ、前記ブラウンガスの流量を調節する自動弁と、前記自動弁の後端ラインに設けられ、前記各ライン内に流動するブラウンガスの流量を測定する流量計と、前記流量計の後端ラインに設けられ、前記各ライン内に流動するブラウンガスの圧力を測定する圧力測定部と、前記圧力測定部から測定結果を入力され、前記自動弁を通過するブラウンガスが一定の流量を維持するように制御する制御部と、前記圧力測定部の後端ラインに設けられ、各ラインの火炎逆火による損傷を防止する火炎逆火除去器と、を含むことを特徴とするブラウンガス流量調節器

請求項2

前記制御部は、前記圧力測定部から提供された結果値に基づいて各ライン内のブラウンガスの圧力現況をモニタリングし、前記ライン内部の流動するブラウンガスに対する基準圧力値を指定して入力する入力部と、前記基準圧力値と測定された結果値とを比較し、それに対する誤差を比例、微分および積分の少なくとも一つを用いて計算し、これに基づいて前記各ラインに設けられた前記自動弁の開閉を調節するための演算部と、を含むことを特徴とする請求項1に記載のブラウンガス流量調節器。

請求項3

前記基準圧力値は、各ライン当り0.5〜3barの圧力範囲に相当することを特徴とする請求項2に記載のブラウンガス流量調節器。

請求項4

前記ブラウンガスは、複数個電解槽でそれぞれ生成され、前記各ラインに供給されることを特徴とする請求項1に記載のブラウンガス流量調節器。

請求項5

前記各ラインに供給されたブラウンガスは、各ラインに形成された前記ガス流量調節器を通過して燃焼用バーナーにそれぞれ入力されることを特徴とする請求項1に記載のブラウンガス流量調節器。

請求項6

前記自動弁は、空気蓄圧器から提供される空気によって開閉されることを特徴とする請求項1に記載のブラウンガス流量調節器。

技術分野

0001

本発明は、ブラウンガス流量調節器に関し、より詳しくは、多数の電解槽からそれぞれ発生されるブラウンガスが常に一定量で燃焼用バーナーに流入されるようにガス流量を調節するブラウンガス流量調節器に関する。

0002

ブラウンガスは、水を電気分解して得られるもので、水素酸素との含量比が2:1である混合気体である。通常、水を電気分解すると、陰極では水素が、陽極では酸素が得られるが、これらのガスを分離して採集することなく一緒捕集したものがブラウンガスである。

0003

上記ブラウンガスは、一般の気体とは異なり、燃焼時に、インプロージョン(implosion)現象を誘発する独特性質を有する。即ち、燃焼時に爆発現象を示すことなく、火花が内部に集まりながら焦点を形成し、周辺真空化する。

0004

その結果、ブラウンガスを燃焼させると、融点の一番高いタングステン昇華できる程度の超高温が得られる。

0005

また、熱線が外部に放出されなくて放射熱によるエネルギー損失がないため、優れたエネルギー効率を有し、また、それ自体に酸素を含んでいるため、燃焼時に別の酸素供給が不要となる。なお、燃焼生成物として水のみを生成するため、公害汚染問題がないというメリットがある。

0006

このようなブラウンガスは、通常、溶接焼却システム、または、溶融システムなどの熱源として使用され、一般に、ブラウンガスを用いた溶融システムでは、ブラウンガスのインプロージョン機能を通じて局部的に6000℃以上の高温を出すことができるため、このような特性を利用して各種廃棄物焼却処理で発生する焼却灰残灰および飛散灰)などを溶融処理させる。

0007

ブラウンガスが、このように溶融システムなどの熱源として用いられるためには、ブラウンガスの生産手段、捕集手段および点火手段などが必要となる。

0008

図1は、従来のブラウンガスを用いる溶融システムを示すブロック図である。同図に示したように、ブラウンガスを用いる従来の溶融システムは、ブラウンガスを生成する電解槽10(electrolyzer)、ブラウンガスに含まれた湿気などを除去して純粋なブラウンガスを捕集するためのデミスター12(demister)、ブラウンガスの流量を調節する流量調節器14、および、ブラウンガスを流入・点火させるバーナー16などが含まれた燃焼室18で構成される。

0009

電解槽10の内部には、多数の正極性(+)および負極性(−)電解板が交互に取り付けられており、その対応する電解板の間に加えられる電気的エネルギーによって水の電気分解が起こり、このときに発生される酸素と水素とが混合されることで、ブラウンガスが生成される。

0010

また、前述のように多数の電解槽10で生成されたブラウンガスは、それぞれの電解槽10の上端から連結されたデミスター12を通じて捕集される。デミスター12は、ブラウンガスをそれぞれ生成する多数の電解槽10の上端に個別に設けられるか、または、生成された全てのブラウンガスを1つのデミスター12で捕集されるように設けられ、電解槽10でブラウンガスの生成時に発生される湿気などを除去して純粋なブラウンガスを捕集するようになる。

0011

このように捕集された純粋なブラウンガスは、流量調節器14を経て燃焼用バーナー16に送られ、バーナー16内に設けられたトーチなどによって点火され吐き出されることで、燃焼室18に流入される各種の焼却灰、即ち、廃棄物の焼却処理で発生される焼却灰(残灰および飛散灰)などが溶融処理される。

0012

焼却灰は溶融処理でスラグになり、前述のように焼却灰が溶融されてスラグ処理されると、焼却灰内の金属成分などが除去され、表面がガラス膜でコートされるため、焼却灰による環境汚染の発生可能性をなくすことができる。但し、ブラウンガスは、火炎の燃焼速度が非常にはやいため、ブラウンガスの供給量が燃焼量に及ばないか、または、ノズルやトーチなどに点火された状態で供給中に火炎が逆流する逆火現象が発生することがある。

0013

ここで、従来のブラウンガス流量調節器14は、デミスター12からそれぞれのバーナー16に連結されるライン毎に流量計および手動弁が設けられた形態であり、作業者は流量計を通じて各ラインの流量を直接目で見て確認し、ブラウンガスの点火に適当な流量が伝達されるように手動弁で直接調節していた。

0014

一般に、ブラウンガスは、ラインを通じて所定の圧力を維持し、点火時に前述のようにインプロージョンを利用して局部的に6000℃以上の高温を出すことができるため、ブラウンガスは、常に一定の圧力を維持しながらバーナー16に流入される必要がある。結局、ガス流量調節器14の機能は、焼却灰の溶融処理において非常に重要な役割を果たすものである。

0015

しかし、従来のガス流量調節器では、流量計および手動弁のみで構成されているため、常時作業者が各ラインに流入されるブラウンガスの圧力をチェックしなければならず、また、一定の圧力を維持するために手動弁を持続的に開閉管理する必要があるため、その正確性が落ちているという短所がある。

0016

また、ブラウンガスが点火された状態で供給中に火炎が逆流される逆火が発生した場合、ブラウンガスの供給される各ラインが損傷されたり、ガス流量調節器が損傷されるという短所がある。

0017

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。

背景技術

0018

【特許文献1】
特開平2000−235952号公報(第4、5頁、図2)。

発明が解決しようとする課題

0019

本発明の目的は、ガス流量調節器の弁を制御部によって自動に開閉し、ガス流量調節器の内部に火炎逆火除去器を設けることにより、ブラウンガスが適正な圧力の一定した流量でバーナーに流入され、また、ガスの逆火発生による損傷を防止し得るブラウンガス流量調節器を提供することにある。

0020

本発明は、上記の目的を達成するためになされたもので、本発明のブラウンガス流量調節器は、ブラウンガスが供給される各ラインに設けられ、前記ブラウンガスの流量を調節する自動弁と、前記自動弁の後端ラインに設けられ、前記各ライン内に流動するブラウンガスの流量を測定する流量計と、前記流量計の後端ラインに設けられ、前記各ライン内に流動するブラウンガスの圧力を測定する圧力測定部と、前記圧力測定部から測定結果を入力され、前記自動弁を通過するブラウンガスが一定の流量を維持するように制御する制御部と、前記圧力測定部の後端ラインに設けられ、各ラインの火炎の逆火による損傷を防止する火炎逆火除去器とが含まれることを特徴とする。

0021

また、前記制御部は、前記圧力測定部から提供された結果値に基づいて各ライン内のブラウンガスの圧力現況をモニタリングし、前記ライン内部の流動するブラウンガスに対する基準圧力値を指定して入力する入力部と、前記基準圧力値と測定された結果値とを比較し、それに対する誤差を比例、微分および積分の少なくとも一つを用いて計算し、それに基づいて前記各ラインに設けられた前記自動弁の開閉を調節するための演算部とが設けられている。なお、前記基準圧力値は、各ライン当り0.5〜3barの圧力範囲に相当することを特徴とする。

課題を解決するための手段

0022

さらに、前記ブラウンガスは、多数個複数個)の電解槽でそれぞれ生成され、前記各ラインに供給され、前記各ラインに供給されたブラウンガスは、各ラインに形成された前記ガス流量調節器を通過して燃焼用バーナーにそれぞれ入力され、前記自動弁は、空気蓄圧器から提供される空気によって開閉されることを特徴とする。

0023

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。

0024

図2は、本発明によるブラウンガス流量調節器の構成を示す平面図(2a)、側面図(2b)、正面図(2c)である。

0025

これは、ブラウンガスが熱源として使用される場合、ブラウンガスを生成する電解槽、ブラウンガスに含まれた湿気などを除去し、純粋なブラウンガスを捕集するためのデミスター、ブラウンガスの流量を調節する調節器およびブラウンガスが流入・点火されるバーナーなどを備えた燃焼システムにおけるブラウンガス流量調節器の構成を示すものである。

0026

ブラウンガス流量調節器20は、図2に示したように、デミスター(図示せず)に捕集された純粋なブラウンガスを多数のラインを通じて燃焼用バーナー(図示せず)に供給するため、それぞれのライン毎に個別に形成されている。但し、図2においては、デミスターから引き出されるライン、即ち、ガス流入口21を9つとしているが、これに限定されない。

0027

同図に示したように、ブラウンガス流量調節器20は、ガス流入口21を介してブラウンガスが供給される各ラインに設けられてブラウンガスの流量を調節する自動弁22と、この自動弁22の後端ライン(後端に続くラインをいう、本明細書にて同じ)に設けられて各ライン内に流動するブラウンガスの流量を測定する流量計23と、流量計23の後端ラインに設けられて各ライン内に流動するブラウンガスの圧力を測定する圧力測定部26と、圧力測定部26から測定の結果を入力されて自動弁22を通過するブラウンガスが一定の流量を維持するように制御する制御部(図示せず)と、圧力測定部26の後端ラインに設けられて各ラインの火炎逆火による損傷を防止する火炎逆火除去器27、27′とを含み、火炎逆火除去器27、27′を通過したブラウンガスは、一定の流量および圧力を維持しながらガス排出口29から排出され、それぞれのバーナー(図示せず)に流入される。

0028

ここで、前述の前端および後端とは、ブラウンガスが流動される流れを中心にしているもので、構成要素の配置は、本発明の作動に異常がない限り、多少変形され得るのは本発明の属する技術分野の当業者には自明である。

0029

流量計23は、ブラウンガスが、デミスター(図示せず)から連結された多数のラインにそれぞれ流入されるとき、各ラインに流動されるブラウンガスの流量を測定するものである。なお、流量計23は、デジタル方式の流量計とアナログ方式の流量計との両方を取り付けることにより、各ラインに流動されるブラウンガスの流量を正確に把握する。

0030

また、流量計23前端のラインには、自動弁22が設けられている。なお、自動弁22は、作業者が手動で開閉するものでなく、空気蓄圧器28から提供される空気によって自動に開閉されるものであって、この自動弁22の開閉に応じて流入される各ラインのブラウンガス流量が調節される。

0031

空気蓄圧器28から提供される空気は、制御部(図示せず)によって制御されるが、制御部は、流量計23の後端ラインに設けられている圧力測定部26で測定された各ライン内に流動するブラウンガスの圧力値を入力され、これに基づいて自動弁22を通過するブラウンガスが一定の流量を維持するように空気蓄圧器28を通じて自動弁の開閉を制御する。

0032

また、圧力測定部26は、圧力センサ25と圧力測定計24で構成され、制御部は、圧力センサ25と連結されている。

0033

図3は、本発明のブラウンガス流量調節器の制御部を示すブロック図である。同図に示したように、制御部30は、圧力測定部26から提供される結果値によって各ライン内のブラウンガスの圧力現況をモニタリングし、ライン内部の流動するブラウンガスに対する基準圧力値を指定して入力する入力部32と、基準圧力値と測定された結果値とを比較し、それに対する誤差を比例、微分および積分の少なくとも一つを用いて計算し、これに基づいて各ラインに設けられた自動弁の開閉を調節するための演算部34とが含まれて構成される。

0034

また、入力部32としては、一般のパソコンがあげられ、圧力測定部26から提供される各ライン内部に流動されるブラウンガスの圧力をリアルタイムでモニタリングし、異常の発生したとき、その異常を除去することができる。

0035

一般に、ブラウンガスは、ラインを通じて0.5〜3barの圧力を維持し、点火時にインプロージョンを通じて局部的に6000℃以上の高温を出すことができるため、ブラウンガスは常に前述の一定の圧力を維持しながらバーナーに流入される必要があり、それによって入力部32では、各ライン当り0.5〜3barの圧力範囲に相当する特定の基準圧力値を指定して入力するようになる。

0036

また、入力部32から入力された基準圧力値および圧力測定部26から入力された各ライン内のブラウンガスの圧力測定値は、演算部34に伝達され、演算部34では、前記基準圧力と測定された結果値とを比較し、それに対する誤差を比例、微分および積分の少なくとも一つを用いて計算する。

0037

なお、演算部34には、PLC(Programmable Logic Controller)が設けられており、PLCに内蔵された多数のPIDコトロールカードによって比例、微分および積分の少なくとも一つの演算を、各ライン別に提供された測定値と基準圧力値との誤差を計算し、その誤差を減らすように、即ち、各ライン内のブラウンガスの圧力を基準圧力に合わせるように自動弁の開閉を制御する。

0038

制御部の動作についてより詳しく説明すると、以下の通りである。
まず、ライン内に流入されるブラウンガスは、圧力測定部26を通過するとき、ライン内部の圧力が測定され、この測定された圧力値は、一定の電流信号(DC4〜20mA)に変換され、制御部30に入力される。このように入力された各ラインの測定値は、入力部32に表示され、また、入力部32は、基準電圧値(0.5〜3barの特定圧力が変換された電流信号)を生成して上記一定の電流信号と共に演算部に転送させる。

0039

また、演算部34は、基準電圧値が変換された電流信号と測定圧力が変換された電流信号とを比較し、それに対する誤差値を比例、微分および積分器といった構成に対応するPIDコントロールカードで計算し、これを通じて誤差を減らすように、即ち、各ライン内のブラウンガスの圧力を基準圧力に合わせるように自動弁の開閉を制御し、このとき、自動弁の開閉は、空気蓄圧器28から提供される空気によって行われる。

0040

即ち、空気蓄圧器28は、制御部30、即ち、演算部34から所定の信号を入力されて自動弁の開閉を調節するものである。

0041

このように制御部によって所定の圧力が維持されながら一定の流量のブラウンガスが各ラインを介してバーナーに供給される場合、バーナーに設けられたノズルやトーチなどによって点火される。

0042

しかし、この場合、ブラウンガスは、火炎の燃焼速度が非常にはやいため、ブラウンガスの供給量が燃焼量に及ばないと、点火された状態で供給中に火炎が逆流する逆火現象が発生するおそれがある。

0043

そこで、本発明では、逆火現象による各ラインなどの損傷を防止するため、火炎逆火除去器27、27′が圧力測定部26の後端ラインに設けられている。

0044

火炎逆火除去器27、27′は、ブラウンガスの逆火で発生する火炎を除去するものであり、これは、圧力測定部の後端ラインだけでなく、バーナーのトーチおよびノズル部にも設けられる。

発明を実施するための最良の形態

0045

このような本発明によるブラウンガス流量調節器は、ブラウンガスが流動される各ライン毎に個別に設けられているため、いずれかの1つが作動不良となっても、他のガス流量調節器で正常的な作動が可能であり、また、不良なガス流量調節器を取り外して修理することができる。

図面の簡単な説明

0046

以上のように、本発明のブラウンガス流量調節器によれば、ブラウンガスが常に適正な圧力を維持しながら燃焼用バーナーに流入されるので、手動操作を行うための人力などを減らすことができ、より正確に数値を制御することができるため、ブラウンガスの供給量が燃焼量に及ばない場合に発生する逆火現象を防止し、逆火による損傷をなくすことができる効果を奏する。

図1
従来のブラウンガスを用いる溶融システムを示すブロック図である。
図2
本発明によるブラウンガス流量調節器の構成を示す平面図(2a)、側面図(2b)、正面図(2c)である。
図3
本発明によるブラウンガス流量調節器の制御部を示すブロック図である。
【符号の説明】
20 ガス流量調節器
21 ガス流入口
22 自動弁
23 流量計
24 圧力測定計
25 圧力センサ
26 圧力測定部
27、27′火炎逆火除去器
28 空気蓄圧器
29 ガス排出口
30 制御部
32 入力部
34 演算部

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