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特開2024-129191漏洩ガス排出システム

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024129191

(43)【公開日】2024-09-27

(54)【発明の名称】漏洩ガス排出システム

(51)【国際特許分類】

F02C 7/232 20060101AFI20240919BHJP

F02C 7/22 20060101ALI20240919BHJP

F01D 25/00 20060101ALI20240919BHJP

【ＦＩ】

F02C7/232 C

F02C7/22 B

F02C7/22 A

F01D25/00 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023038225

(22)【出願日】2023-03-13

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋健文

(72)【発明者】

【氏名】白岩崇

(72)【発明者】

【氏名】桑鶴一成

(72)【発明者】

【氏名】池田怜

(72)【発明者】

【氏名】金箱篤彦

(57)【要約】

【課題】エンクロージャによって囲まれる漏洩箇所からの漏洩ガスを、簡易な構成で効率的に外部に排出する。
【解決手段】漏洩ガス排出システムは、燃焼機器の燃料供給系統の少なくとも一部を取り囲むエンクロージャを備える。
エンクロージャには、内部のガスを外部に排出するための外部排出部が設けられる。また
エンクロージャによって囲まれた燃料供給系統の漏洩箇所から漏れ出した燃料ガスは、第１配管の一端にある取込口から取り込まれ、他端にある排出口から外部排出部に向けて排出される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料ガスを燃焼可能な燃焼機器に前記燃料ガスを供給するための燃料供給系統の少なくとも一部を取り囲むエンクロージャと、
前記エンクロージャの内部のガスを外部に排出するための外部排出部と、
前記エンクロージャによって囲まれた前記燃料供給系統の漏洩箇所から漏れ出した前記燃料ガスを取り込むための取込口を一端とし、前記外部排出部に向けて前記燃料ガスを排出するための排出口を他端とする第１配管と、
を備える、漏洩ガス排出システム。

【請求項2】

前記エンクロージャの内部に外部から空気を取り込むための空気取込口を一端とし、前記空気取込口から取り込んだ空気を前記第１配管の途中で前記燃料ガスと合流させるように前記第１配管に設けられた空気排出口を他端とする第２配管を更に備える、請求項１に記載の漏洩ガス排出システム。

【請求項3】

前記取込口は、前記漏洩箇所に接続、又は、前記漏洩箇所に対向するように設けられる、請求項１又は２に記載の漏洩ガス排出システム。

【請求項4】

前記漏洩箇所の少なくとも一部を取り囲む囲い部を更に備え、
前記取込口は前記囲い部に接続される、請求項３に記載の漏洩ガス排出システム。

【請求項5】

前記囲い部は、前記漏洩箇所の全体を囲む、請求項４に記載の漏洩ガス排出システム。

【請求項6】

前記外部排出部は、前記エンクロージャの上面に設けられる、請求項１又は２に記載の漏洩ガス排出システム。

【請求項7】

前記外部排出部は、前記エンクロージャの内部に負圧を印加可能である、請求項１又は２に記載の漏洩ガス排出システム。

【請求項8】

前記第１配管にファン装置が設けられる、請求項１又は２に記載の漏洩ガス排出システム。

【請求項9】

前記燃料ガスは、第１燃料と、前記第１燃料よりも分子サイズが小さい第２燃料とを含む、請求項１又は２に記載の漏洩ガス排出システム。

【請求項10】

前記第１燃料は液化天然ガスであり、
前記第２燃料は水素ガスである、請求項９に記載の漏洩ガス排出システム。

【請求項11】

前記漏洩箇所は、前記燃料供給系統に設けられた燃料弁である、請求項１又は２に記載の漏洩ガス排出システム。

【請求項12】

前記エンクロージャは、前記漏洩箇所とともに、前記燃焼機器を収容する、請求項１又は２に記載の漏洩ガス排出システム。

【請求項13】

前記燃焼機器はガスタービン又はボイラである、請求項１又は２に記載の漏洩ガス排出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、漏洩ガス排出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えばガスタービンやボイラのように、燃料ガスを燃焼させることで動作する燃焼機器では、燃料供給系統によって、可燃性の燃料ガスの供給が行われる。この種の燃焼機器の燃料供給系統は、燃料ガスを取り扱う弁（燃料弁）や配管を含んで構成されており、それらの構成部材間や接続箇所のような隙間から、燃料ガスが漏洩するおそれがある。また燃料供給系統は少なくとも一部がエンクロージャ内に配置されることがあり、その内部は、燃焼機器の動作時には数百度もの高温に達することがある。この場合、エンクロージャ内で漏洩する燃料ガス（漏洩ガス）が着火源となるおそれがある。

【0003】

このようなエンクロージャ内における漏洩ガスの対策として、例えば特許文献１がある。この文献では、ガスタービンが内部に配置されたガスタービン区画（エンクロージャ）内において、換気入口ダクトから外部から換気空気を導入するとともに、ガスタービンから漏れた燃料ガスを当該喚起空気とともに排気空気として、換気排気ダクトから外部に排出可能な構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－１７２４４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

燃焼機器に使用される燃料ガスは多岐にわたるが、環境問題に対する意識の高まりから、この種の燃焼機器においても、燃料として、クリーンなエネルギである天然ガスが利用されることがある。天然ガスは、ガス田等から原料天然ガスとして採掘され、液化・精製されることにより、液化天然ガス（ＬＮＧ：ＬｉｑｕｅｆｉｅｄＮａｔｕｒａｌＧａｓ）として用いられる。天然ガスのように比較的分子が大きな燃料ガスを取り扱う燃料供給系統では、比較的漏洩リスクが少ないため、通常リークオフ系統（漏洩箇所からリークする漏洩ガスを安全エリアへ放出する系統）は設置されないこともある。

【0006】

ところで近年、天然ガスのような主燃料ガスに対して、水素ガスのような他の燃料ガスを混合して燃焼する、いわゆる混焼運転可能な燃焼機器の開発が進められている。特に水素ガスは分子が小さいため漏洩リスクが高くなり、より高度な漏洩対策が求められる。このような漏洩対策として、燃料供給系統にリークオフ系統を追設することも考えられるが、漏洩箇所にリークオフ系統を追設するために改造する必要がありコストがかさんでしまう。

【0007】

本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、エンクロージャによって囲まれる漏洩箇所からの漏洩ガスを、簡易な構成で効率的に外部に排出可能な漏洩ガス排出システム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】

本開示の少なくとも一実施形態に係る漏洩ガス排出システムは、上記課題を解決するために、
燃料ガスを燃焼可能な燃焼機器に前記燃料ガスを供給するための燃料供給系統の少なくとも一部を取り囲むエンクロージャと、
前記エンクロージャの内部のガスを外部に排出するための外部排出部と、
前記エンクロージャによって囲まれた前記燃料供給系統の漏洩箇所から漏れ出した前記燃料ガスを取り込むための取込口を一端とし、前記外部排出部に向けて前記燃料ガスを排出するための排出口を他端とする第１配管と、
を備える。

【発明の効果】

【0009】

本開示の少なくとも一実施形態によれば、エンクロージャによって囲まれる漏洩箇所からの漏洩ガスを、簡易な構成で効率的に外部に排出可能な漏洩ガス排出システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態に係る漏洩ガス排出システムの構成を示す模式図である。

【図2】図１のエンクロージャ内において漏洩箇所を周辺構成とともに部分的に抽出して示す概略図である。

【図3】図２の第１変形例である。

【図4】図２の第２変形例である。

【図5】図２の第３変形例である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【0012】

図１は一実施形態に係る漏洩ガス排出システム１Ａの構成を示す模式図である。少なくとも一実施形態に係る漏洩ガス排出システム１Ａは、燃料ガスを燃焼可能な燃焼機器を適用対象とし、特に、燃焼機器に燃料ガスを供給するための燃料供給系統からの漏洩ガスを外部に排出するためのシステムである。図１では、燃焼機器の一例として、燃料ガスＦを燃焼可能な燃焼器２を備えるガスタービン１０が示される。

【0013】

ガスタービン１０は、圧縮空気を生成するための圧縮機３、圧縮機３で生成された圧縮空気と燃料ガスＦとを混合して燃焼することで燃焼ガスを生成するための燃焼器２、燃焼器２に燃料ガスＦを供給するための燃料供給系統８、及び、燃焼ガスによって駆動可能なタービン６を備える。圧縮機３及びタービン６は、一軸に連結されている。このような構成を有するガスタービン１０では、燃焼器２には、圧縮機３により圧縮された圧縮空気、及び、燃料供給系統８から供給される燃料ガスＦが供給され、これらが混合燃焼されて、燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、タービン６に流入し、タービン６を駆動するための動力として機能する。

【0014】

燃料供給系統８は、燃焼器２に対して燃料ガスＦを供給するための構成である。図１では、燃料供給系統８の一部が簡略的に示されており、燃料ガス配管１２、及び、燃料ガス配管１２上に設けられた燃料弁１４を備える。燃料ガス配管１２は、内部に燃料ガスＦが通過可能な空間を有する筒状部材であり、不図示の燃料ガスＦの供給源から、燃料ガスＦの供給先である燃焼器２に延びる。燃料弁１４は、燃料ガス配管１２を流れる燃料ガスＦの流量を調整するための流量調整弁であってもよいし、燃料ガス配管１２を流れる燃料ガスＦを遮断するための遮断弁であってもよい。

【0015】

このような燃料供給系統８の少なくとも一部は、エンクロージャ１６によって取り囲まれる。図１では、一例として、燃料供給系統８を構成する一部の燃料ガス配管１２及び燃料弁１４が、ガスタービン１０とともにエンクロージャ１６によって取り囲まれた構成が示されている。

【0016】

また燃料供給系統８では、燃料ガスＦとして、一種類の燃料ガスが単体で取り扱われてもよいし、複数種類の燃料ガスが混合して取り扱われてもよい。このような燃料ガスＦとして、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ：ＬｉｑｕｅｆｉｅｄＮａｔｕｒａｌＧａｓ）や水素ガスを取り扱うことができる。特に、燃料ガスＦは第１燃料、及び、第１燃料より分子サイズが小さい第２燃料を含んでいてもよい。この場合、例えば第１燃料は液化天然ガスであり、第２燃料は水素ガスである。

【0017】

上記構成を有するガスタービン１０では、燃料供給系統８に燃料ガスＦが漏れ出す漏洩箇所１７が少なからず存在する。図１では、漏洩箇所１７の一例として、燃料弁１４のグランド部１５の近傍を示しているが、燃料供給系統８を構成する各部材（燃料ガス配管１２や燃料弁１４等）に存在する任意の隙間が漏洩箇所１７になり得る。
尚、以下の説明では、漏洩箇所１７から漏れ出る燃料ガスＦを、適宜「漏洩ガスＬＧ」と称する。

【0018】

ここで図２は図１のエンクロージャ２４内において漏洩箇所１７を周辺構成とともに部分的に抽出して示す概略図である。この実施形態では、漏洩ガス排出システム１Ａは、前述のエンクロージャ１６に加えて、外部排出部１８と、第１配管２０とを有する。

【0019】

外部排出部１８は、エンクロージャ１６内の漏洩ガスＬＧを外部に排出するための構成である。外部排出部１８の具体的構成は限定されないが、例えば、エンクロージャ１６の内外を連通する連通穴のようなシンプルな構成を有してもよい。本実施形態では、外部排出部１８は、このような連通穴に配置され、外部から供給される動力（例えば電力）によって駆動可能な負圧ファンを含んで構成される。この場合、負圧ファンが駆動することにより、エンクロージャ１６の内部の漏洩ガスＬＧを連通穴を介して外部に排出することで、エンクロージャ１６の内部に対して負圧を印加可能である。

【0020】

尚、前述の外部排出部１８は、エンクロージャ１６の上面に設けられる。これにより、空気より比重が軽い漏洩ガスＬＧを効率的に外部に排出できる。

【0021】

第１配管２０は、漏洩箇所１７から漏れ出た漏洩ガスＬＧを、外部排出部１８に導くための構成である。本実施形態では、第１配管２０は、漏洩箇所１７から漏れ出した漏洩ガスＬＧを取り込むための取込口２２を一端とし、外部排出部１８に向けて漏洩ガスＬＧを排出するための排出口２４を他端とする。

【0022】

エンクロージャ１６内において、取込口２２の近傍は、漏洩箇所１７からの漏洩ガスＬＧによって、比較的圧力が高くなる。そのため取込口２２と排出口２４との間に生じる圧力差に基づいて、漏洩箇所１７からの漏洩ガスＬＧは第１配管２０を通って、効率的に外部排出部１８に導かれる。そして外部排出部１８に導かれた漏洩ガスＬＧは、外部排出部１８から外部に排出される。

【0023】

本実施形態では、漏洩箇所１７は囲い部２６によって囲まれている。囲い部２６は、漏洩箇所１７の周囲を囲むことで、漏洩箇所１７から漏れ出る漏洩ガスＬＧの周囲への拡散を防止する。この例では、漏洩箇所１７に対して、略リング形状を有する囲い部２６が設けられている。第１配管２０の取込口２２は囲い部２６に接続されることで、漏洩箇所１７から漏れ出る漏洩ガスＬＧは囲い部２６によって周囲に拡散することが防止され、第１配管２０の取込口２２に好適に取り込むことができる。また囲い部２６内は、漏洩箇所１７から漏れ出る漏洩ガスＬＧによって圧力が高められるため、第１配管２０の取込口２２と排出口２４との間の圧力差を好適に形成することができ、第１配管２０による漏洩ガスＬＧの排出を効果的に促進できる。

【0024】

尚、取込口２２は、漏洩箇所１７に対して対向するように設けられていてもよい。この場合、取込口２２は漏洩箇所１７に対して接続されていないものの、排出口２４との間の圧力差に基づいて、漏洩箇所１７から漏れ出る漏洩ガスＬＧを取込口２２から第１配管２０に取り込むことができる。

【0025】

ガスタービン１０では、燃料ガスＦとして様々な種類のガスが取り扱われるが、特に、水素ガスのような分子サイズが小さい成分を含む場合、漏洩箇所３０から漏洩ガスＬＧとして燃料ガスＦの一部が漏れ出しやすくなる。上記構成を有する漏洩ガス排出システム１Ａによれば、漏洩箇所１７を囲むエンクロージャ１６内の漏洩ガスＬＧを、第１配管２０を介して外部排出部１８に導くことで、効率的に外部に排出することができる。これにより、エンクロージャ１６内に漏洩箇所１７とともに動作時に高温になる燃焼機器（ガスタービン１０）が収容される場合であっても、着火リスクを効果的に低減できる。

【0026】

図３は図２の第１変形例である。第１変形例に係る漏洩ガス排出システム１Ｂは、前述の漏洩ガス排出システム１Ａに比べて、第２配管３０を更に備える。第２配管３０は、エンクロージャ１６の外部に位置する空気取込口３２を一端とし、他端が第１配管２０の途中に設けられた空気排出口３４に接続されるように構成される。すなわち、第２配管３０は、第１配管２０の途中に接続されることにより、空気取込口３２から取り込んだ外部からの空気を、第１配管２０の途中で、第１配管２０を流れる漏洩ガスＬＧと合流するように構成される。これにより、第１配管２０を流れる漏洩ガスＬＧの外部排出部１８に向かう流れを、第２配管３０から供給される空気のドラフト効果によって促進できる。その結果、第１配管２０による漏洩ガスＬＧの外部への排出をより効率的に行うことができる。

【0027】

図４は図２の第２変形例である。第２変形例に係る漏洩ガス排出システム１Ｃは、前述の漏洩ガス排出システム１Ａに比べて、第１配管２０にファン装置３６が追設されている。これにより、漏洩箇所１７から漏れ出した漏洩ガスＬＧの第１配管２０による外部排出部１８に向けた排出を促進できる。特に、第１配管２０の排出口２４を、外部排出部１８に向けることにより、第１配管２０によって導かれた漏洩ガスＬＧを外部排出部１８に効率的に導き、エンクロージャ１６内の換気を好適に行うことができる。

【0028】

図５は図２の第３変形例である。第３変形例に係る漏洩ガス排出システム１Ｄは、前述の漏洩ガス排出システム１Ａに比べて、囲い部２６が燃料弁１４のグランド部１５全体を覆うように設けられる。すなわち、囲い部２６は、燃料弁１４のグランド部１５を周方向だけでなく垂直方向からも囲むように構成される。これにより、燃料弁１４のグランド部１５から漏れ出る漏洩ガスＬＧを周囲に拡散することをより確実に防止し、第１配管２０を介して、外部排出部１８から外部に排出することができる。

【0029】

以上説明したように上記各実施形態によれば、エンクロージャ１６によって囲まれる漏洩箇所１７からの漏洩ガスＬＧを、簡易な構成で効率的に外部に排出可能な漏洩ガス排出システムを提供できる。

【0030】

その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

【0031】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0032】

（１）一態様に係る漏洩ガス排出システムは、
燃料ガスを燃焼可能な燃焼機器に前記燃料ガスを供給するための燃料供給系統の少なくとも一部を取り囲むエンクロージャと、
前記エンクロージャの内部のガスを外部に排出するための外部排出部と、
前記エンクロージャによって囲まれた前記燃料供給系統の漏洩箇所から漏れ出した前記燃料ガスを取り込むための取込口を一端とし、前記外部排出部に向けて前記燃料ガスを排出するための排出口を他端とする第１配管と、
を備える。

【0033】

上記（１）の態様によれば、エンクロージャ内において燃料供給系統の漏洩箇所から漏れ出した燃料ガスは、第１配管の一端に設けられた取込口から取り込まれ、第１配管を通って、第１配管の他端に設けられた排出口から、外部排出部に向けて排出される。第１配管の一端は、漏洩箇所から漏れ出した燃料ガスによって、他端に比べて圧力が高くなっている。そのため、第１配管の両端の圧力差に基づいて、漏洩箇所からの漏洩ガスは第１配管を通って、効率的に外部排出部に導かれ、外部に排出される。

【0034】

（２）他の態様では、上記（１）の態様において、
前記エンクロージャの内部に外部から空気を取り込むための空気取込口を一端とし、前記空気取込口から取り込んだ空気を前記第１配管の途中で前記燃料ガスと合流させるように前記第１配管に設けられた空気排出口を他端とする第２配管を更に備える。

【0035】

上記（２）の態様によれば、第２配管の一端に設けられた空気取込口から取り込まれた空気が、第２配管を通って、第２配管の他端から第１配管の途中に設けられた空気排出口に供給される。これにより、第１配管を流れる燃料ガスの外部排出部への流れを、空気排出口に第２配管から供給される空気のドラフト効果によって促進できる。その結果、第１配管による漏洩ガスの外部への排出をより効率的に行うことができる。

【0036】

（３）他の態様では、上記（１）又は（２）の態様において、
前記取込口は、前記漏洩箇所に接続、又は、前記漏洩箇所に対向するように設けられる。

【0037】

上記（３）の態様によれば、エンクロージャ内の漏洩箇所に対して、第１配管の取込口が接続、又は、対向するように配置される。これにより、漏洩箇所から漏れ出る燃料ガスを、第１配管に好適に取り込むことができる。

【0038】

（４）他の態様では、上記（３）の態様において、
前記漏洩箇所の少なくとも一部を取り囲む囲い部を更に備え、
前記取込口は前記囲い部に接続される。

【0039】

上記（４）の態様によれば、エンクロージャ内の漏洩箇所の少なくとも一部を囲む囲い部に対して、第１配管の取込口が接続される。これにより、漏洩箇所から漏れ出る燃料ガスは囲い部によって周囲に拡散することが防止され、第１配管の取込口に好適に取り込むことができる。また囲い部の内部は、漏洩箇所から漏れ出る燃料ガスによって圧力が高められるため、第１配管の取込口と排出口との間の圧力差を好適に形成することができ、第１配管による漏洩ガスの排出を効果的に促進できる。

【0040】

（５）他の態様では、上記（４）の態様において、
前記囲い部は、前記漏洩箇所の全体を囲む。

【0041】

上記（５）の態様によれば、漏洩箇所の全体を囲い部で囲むことによって、漏洩箇所から漏れ出る燃料ガスを、周囲に拡散することなく、より的確に外部に排出できる。

【0042】

（６）他の態様では、上記（１）から（５）のいずれか一態様において、
前記外部排出部は、前記エンクロージャの上面に設けられる。

【0043】

上記（６）の態様によれば、外部排出部がエンクロージャの上面に設けられることにより、空気より比重が軽い燃料ガスを効率的に外部に排出できる。

【0044】

（７）他の態様では、上記（１）から（６）のいずれか一態様において、
前記外部排出部は、前記エンクロージャの内部に負圧を印加可能である。

【0045】

上記（７）の態様によれば、外部排出部は、例えば、エンクロージャ内から外部に向けた気流を発生させることにより、エンクロージャ内に負圧を印加可能な構成として実現される。このような構成としては、例えば負圧ファン等がある。これにより、第１配管によって外部排出部に導かれた漏洩ガスを、エンクロージャ内から外部に向けて効率的に排出できる。

【0046】

（８）他の態様では、上記（１）から（７）のいずれか一態様において、
前記第１配管にファン装置が設けられる。

【0047】

上記（８）の態様によれば、第１配管にファン装置を設けることにより、第１配管による外部排出部に向けた漏洩ガスの排出を、より促進できる。

【0048】

（９）他の態様では、上記（１）から（８）のいずれか一態様において、
前記燃料ガスは、第１燃料と、前記第１燃料よりも分子サイズが小さい第２燃料とを含む。

【0049】

上記（９）の態様によれば、第１燃料に対して、分子サイズがより小さい第２燃料が混ぜられた混合燃料を取り扱う燃料供給系統の漏洩ガスを、エンクロージャから外部に好適に排出できる。

【0050】

（１０）他の態様では、上記（９）の態様において、
前記第１燃料は液化天然ガスであり、
前記第２燃料は水素ガスである。

【0051】

上記（１０）の態様によれば、天然ガス及び水素ガスを含む混合燃料を取り扱う燃料供給系統の漏洩ガスを、エンクロージャから外部に好適に排出できる。