特許 7515230 バーナ用燃料制御装置およびバーナ用燃料制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-04

(45)【発行日】2024-07-12

(54)【発明の名称】バーナ用燃料制御装置およびバーナ用燃料制御方法

(51)【国際特許分類】

   F23K 5/00 20060101AFI20240705BHJP

   F23N 5/24 20060101ALI20240705BHJP

   F23N 5/20 20060101ALI20240705BHJP

【ＦＩ】

F23K5/00 302

F23N5/24 101F

F23N5/20 101Z

F23N5/20 A

F23K5/00 301C

F23K5/00 304

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023072412

(22)【出願日】2023-04-26

【審査請求日】2024-04-12

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000106760

【氏名又は名称】ＣＫＤ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】保坂 康太

(72)【発明者】

【氏名】矢川 憲利

(72)【発明者】

【氏名】三浦 雅人

【審査官】大谷 光司

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／０３１２１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第０３７７６２７５（ＵＳ，Ａ）

【文献】実開昭５５－０３４０９３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１８／２１６３３１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｋ５／００

Ｆ２３Ｎ５／２０

Ｆ２３Ｎ５／２４

Ｆ１６Ｋ１１／０４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料を燃焼するバーナに、前記燃料または不活性ガスを選択的に供給するバーナ用燃料制御装置において、
前記バーナに、前記燃料または前記不活性ガスを供給する供給ラインが接続されていること、
前記供給ラインに、第１弁装置と、前記第１弁装置の下流側の第２弁装置と、が配設されていること、
前記第１弁装置は、
前記燃料の供給源に接続された第１入力ポートと、前記不活性ガスの供給源に接続された第２入力ポートと、出力ポートと、を備え、
前記出力ポートから前記燃料を出力する第１状態と、前記出力ポートから前記不活性ガスを出力する第２状態と、を切替可能な三方弁であること、
前記第２弁装置は、
前記供給ラインを開放する開弁状態と、前記供給ラインを遮断する閉弁状態と、を切替可能な開閉弁であること、
前記第１弁装置および前記第２弁装置を制御する制御プログラムを記憶した制御部を備えること、
前記制御プログラムは、
前記バーナの燃焼を開始するための、
前記第１弁装置を前記第２状態に維持したまま、前記第２弁装置を前記閉弁状態から前記開弁状態にするステップと、
第１所定時間の経過後に、前記第２弁装置を前記開弁状態に維持したまま、前記第１弁装置を前記第２状態から前記第１状態にするステップと、
を備えること、
を特徴とするバーナ用燃料制御装置。

【請求項2】

燃料を燃焼するバーナに、前記燃料または不活性ガスを選択的に供給するバーナ用燃料制御装置において、
前記バーナに、前記燃料または前記不活性ガスを供給する供給ラインが接続されていること、
前記供給ラインに、第１弁装置と、前記第１弁装置の下流側の第２弁装置と、が配設されていること、
前記第１弁装置は、
前記燃料の供給源に接続された第１入力ポートと、前記不活性ガスの供給源に接続された第２入力ポートと、出力ポートと、を備え、
前記出力ポートから前記燃料を出力する第１状態と、前記出力ポートから前記不活性ガスを出力する第２状態と、を切替可能な三方弁であること、
前記第２弁装置は、
前記供給ラインを開放する開弁状態と、前記供給ラインを遮断する閉弁状態と、を切替可能な開閉弁であること、
前記第１弁装置および前記第２弁装置を制御する制御プログラムを記憶した制御部を備えること、
前記制御プログラムは、
前記バーナの燃焼を停止するための、
前記第２弁装置を前記開弁状態に維持したまま、前記第１弁装置を前記第１状態から前記第２状態に切り替えるステップと、
第２所定時間の経過後に、前記第１弁装置を前記第２状態に維持したまま、前記第２弁装置を前記開弁状態から前記閉弁状態にするステップと、
を備えること、
を特徴とするバーナ用燃料制御装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のバーナ用燃料制御装置において、
前記第１弁装置は、前記第１入力ポートと前記第２入力ポートと前記出力ポートとに連通される弁室と、前記弁室内に配置される弁体と、を備えること、
前記弁室は、
前記第１入力ポートから前記燃料を流入させる第１弁口と、
前記第１弁口に対向して位置する、前記第２入力ポートから前記不活性ガスを流入させる第２弁口と、
を備えること、
前記弁体は、前記弁室内で、前記第１弁口を塞ぐ第１位置と、前記第２弁口を塞ぐ第２位置との間を往復運動することが可能に保持されていること、
を特徴とするバーナ用燃料制御装置。

【請求項4】

請求項３に記載のバーナ用燃料制御装置において、
前記第１弁装置は、前記弁体に連結され、前記弁体を前記往復運動させる駆動ロッドを備えること、
前記駆動ロッドは、前記弁体が前記第１弁口に近づく方向に前記駆動ロッドが移動するよう、前記第１入力ポートから前記第１弁装置に入力された前記燃料による圧力の作用を受ける圧力作用面を備えること、
前記圧力作用面の表面積は、前記弁体の、前記第１弁口に対向する面の表面積よりも大きいこと、
を特徴とするバーナ用燃料制御装置。

【請求項5】

燃料を燃焼するバーナに、前記燃料または不活性ガスを選択的に供給するバーナ用燃料制御装置であって、
前記バーナに、前記燃料または前記不活性ガスを供給する供給ラインが接続されていること、
前記供給ラインに、第１弁装置と、前記第１弁装置の下流側の第２弁装置と、が配設されていること、
前記第１弁装置は、
前記燃料の供給源に接続された第１入力ポートと、前記不活性ガスの供給源に接続された第２入力ポートと、出力ポートと、を備え、
前記出力ポートから前記燃料を出力する第１状態と、前記出力ポートから前記不活性ガスを出力する第２状態と、を切替可能な三方弁であること、
前記第２弁装置は、
前記供給ラインを開放する開弁状態と、前記供給ラインを遮断する閉弁状態と、を切替可能な開閉弁であること、
を特徴とするバーナ用燃料制御装置を用いてバーナの燃焼を制御するバーナ用燃料制御方法において、
前記バーナの燃焼を開始するための、
前記第１弁装置を前記第２状態に維持したまま、前記第２弁装置を前記閉弁状態から前記開弁状態にするステップと、
第１所定時間の経過後に、前記第２弁装置を前記開弁状態に維持したまま、前記第１弁装置を前記第２状態から前記第１状態にするステップと、
を備えること、
を特徴とするバーナ用燃料制御方法。

【請求項6】

燃料を燃焼するバーナに、前記燃料または不活性ガスを選択的に供給するバーナ用燃料制御装置であって、
前記バーナに、前記燃料または前記不活性ガスを供給する供給ラインが接続されていること、
前記供給ラインに、第１弁装置と、前記第１弁装置の下流側の第２弁装置と、が配設されていること、
前記第１弁装置は、
前記燃料の供給源に接続された第１入力ポートと、前記不活性ガスの供給源に接続された第２入力ポートと、出力ポートと、を備え、
前記出力ポートから前記燃料を出力する第１状態と、前記出力ポートから前記不活性ガスを出力する第２状態と、を切替可能な三方弁であること、
前記第２弁装置は、
前記供給ラインを開放する開弁状態と、前記供給ラインを遮断する閉弁状態と、を切替可能な開閉弁であること、
を特徴とするバーナ用燃料制御装置を用いてバーナの燃焼を制御するバーナ用燃料制御方法において、
前記バーナの燃焼を停止するための、
前記第２弁装置を前記開弁状態に維持したまま、前記第１弁装置を前記第１状態から前記第２状態に切り替えるステップと、
第２所定時間の経過後に、前記第１弁装置を前記第２状態に維持したまま、前記第２弁装置を前記開弁状態から前記閉弁状態にするステップと、
を備えること、
を特徴とするバーナ用燃料制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料を燃焼するバーナに、燃料または不活性ガスを選択的に供給するバーナ用燃料制御装置およびバーナ用燃料制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、ボイラや工業炉等の燃焼設備に用いられるバーナの燃料には、天然ガス、プロパンガス等が使用されてきた。しかし、近年の環境意識の高まりから、ＣＯ_２削減のために、燃料として水素ガスを利用することが推進されている。

【0003】

しかし、水素ガスは、従来の燃料に比して燃焼速度が速いため、バーナの燃焼を開始するときや、停止するときに、バーナで発生した火炎が、燃料をバーナに供給する供給ラインに逆流することがある（以下、この火炎の逆流現象を逆火と言う）。この逆火を、逆火防止装置（フレームアレスタ）を用いて防止することが行われている。このようなバーナ用燃料制御装置としては、例えば特許文献１に開示される発明や、図８に開示される装置が知られている。

【0004】

ここで、図８を用いて、従来技術に係るバーナ用燃料制御装置について詳しく説明する。図８は、従来技術に係るバーナ用燃料制御装置１００（以下、単に燃料制御装置１００という）の概略構成を説明する図である。

【0005】

燃料制御装置１００は、ボイラ等の燃焼炉４が備えるバーナ５に対し、燃焼用の燃料を供給するための装置である。

【0006】

燃料制御装置１００は、水素ガスの供給源７から延びる水素供給ラインＬ２１を備えている。水素供給ラインＬ２１は、供給源７を上流側とし、下流側でバーナ５に接続されている。これにより、水素供給ラインＬ２１は、供給源７から供給される水素ガスを燃料としてバーナ５に供給する。また、水素供給ラインＬ２１には、上流側から順に、第１遮断弁５１と、第２遮断弁５２と、フレームアレスタ５３と、が配設されている。

【0007】

さらに、燃料制御装置１００は、窒素ガスの供給源８から延びる窒素ガス供給ラインＬ２２を備えている。窒素ガス供給ラインＬ２２は、供給源８を上流として、下流側で水素供給ラインＬ２１に合流されている。具体的には、水素供給ラインＬ２１上の、第２遮断弁５２の下流側、かつ、フレームアレスタ５３の上流側に合流されている。また、窒素ガス供給ラインＬ２２には、上流側から、第３遮断弁５４と、第４遮断弁５５と、が配設されている。

【0008】

さらに、バーナ５には、空気供給ラインＬ２３が接続されており、送風機６から燃焼用の空気が供給される。

【0009】

以上のような燃料制御装置１００にあっては、バーナ５の燃焼時には、第１遮断弁５１と第２遮断弁５２とが共に開弁状態にあり、水素ガスが、フレームアレスタ５３を通過して、バーナ５に供給され続ける。このとき、第３遮断弁５４と第４遮断弁５５は、いずれか一方または両方とも閉弁されており、窒素の供給は遮断されている。

【0010】

そして、バーナ５の燃焼を停止するときには、第１遮断弁５１と第２遮断弁５２を閉弁することで、水素ガスの供給を遮断する。その後に、第４遮断弁５５を開弁することで、窒素ガスにより、水素供給ラインＬ２１の第２遮断弁５２より下流側（以下、ライン下流側という）において水素ガスをパージする。これにより、ライン下流側に残留する水素と空気が混ざって可燃混合気体とならないようにしている。

【0011】

しかし、上記のようにパージを行うとしても、供給ラインＬ２１中の水素ガスを確実に窒素ガスに置換することが出来ず、逆火の発生を完全に抑えることが困難である場合がある。そのような場合、水素供給ラインＬ２１のライン下流側にフレームアレスタ５３を配設することで、逆火が発生したとしても、フレームアレスタ５３から上流側には火炎が逆流しないようにされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【文献】特開２０１８－２００１６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

上記の通り、バーナ５の燃焼時には、水素ガスは、フレームアレスタ５３を通過してバーナ５に供給される。しかし、フレームアレスタ５３の内部の消炎構造のために、水素ガスがフレームアレスタ５３を通過する際の圧力損失が大きくなる。

【0014】

よって、バーナ５において必要な水素ガスの圧力を維持するためには、水素ガスの供給源７の供給圧力を高くする必要がある。例えば、供給源７の供給圧力を、バーナ５において必要な圧力の２倍程度にしなければならず、既存の設備では対応できない可能性がある。

【0015】

また、フレームアレスタは、サイズが大型かつ高価であり、配設には設置スペースの確保が必要であるとともにコストがかかる。バーナ１台につき１台のフレームアレスタが必要であるため、複数台のバーナを設けるとなれば、特にコストがかかる。また、逆火により焼損する等、フレームアレスタが劣化した場合には交換が必要であり、燃料制御装置を維持するためのコストも高価となる。

【0016】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、フレームアレスタを用いずに、逆火の発生を防止することが可能なバーナ用燃料制御装置およびバーナ用燃料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】

【0017】

上記課題を解決するために、本発明の一態様におけるバーナ用燃料制御装置およびバーナ用燃料制御方法は、次のような構成を有している。

【0018】

（１）燃料を燃焼するバーナに、前記燃料または不活性ガスを選択的に供給するバーナ用燃料制御装置において、前記バーナに、前記燃料または前記不活性ガスを供給する供給ラインが接続されていること、前記供給ラインに、第１弁装置と、前記第１弁装置の下流側の第２弁装置と、が配設されていること、前記第１弁装置は、前記燃料の供給源に接続された第１入力ポートと、前記不活性ガスの供給源に接続された第２入力ポートと、出力ポートと、を備え、前記出力ポートから前記燃料を出力する第１状態と、前記出力ポートから前記不活性ガスを出力する第２状態と、を切替可能な三方弁であること、前記第２弁装置は、前記供給ラインを開放する開弁状態と、前記供給ラインを遮断する閉弁状態と、を切替可能な開閉弁であること、を特徴とする。

【0019】

（２）（１）に記載のバーナ用燃料制御装置において、前記第１弁装置および前記第２弁装置を制御する制御プログラムを記憶した制御部を備えること、前記制御プログラムは、前記バーナの燃焼を開始するための、前記第１弁装置を前記第２状態に維持したまま、前記第２弁装置を前記閉弁状態から前記開弁状態にするステップと、第１所定時間の経過後に、前記第２弁装置を前記開弁状態に維持したまま、前記第１弁装置を前記第２状態から前記第１状態にするステップと、を備えること、が好ましい。

【0020】

（３）（１）または（２）に記載のバーナ用燃料制御装置において、前記第１弁装置および前記第２弁装置を制御する制御プログラムを記憶した制御部を備えること、前記制御プログラムは、前記バーナの燃焼を停止するための、前記第２弁装置を前記開弁状態に維持したまま、前記第１弁装置を前記第１状態から前記第２状態に切り替えるステップと、第２所定時間の経過後に、前記第１弁装置を前記第２状態に維持したまま、前記第２弁装置を前記開弁状態から前記閉弁状態にするステップと、を備えること、が好ましい。

【0021】

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載のバーナ用燃料制御装置において、前記第１弁装置は、前記第１入力ポートと前記第２入力ポートと前記出力ポートとに連通される弁室と、前記弁室内に配置される弁体と、を備えること、前記弁室は、前記第１入力ポートから前記燃料を流入させる第１弁口と、前記第１弁口に対向して位置する、前記第２入力ポートから前記不活性ガスを流入させる第２弁口と、を備えること、前記弁体は、前記弁室内で、前記第１弁口を塞ぐ第１位置と、前記第２弁口を塞ぐ第２位置との間を往復運動することが可能に保持されていること、が好ましい。

【0022】

（５）（４）に記載のバーナ用燃料制御装置において、前記第１弁装置は、前記弁体に連結され、前記弁体を前記往復運動させる駆動ロッドを備えること、前記駆動ロッドは、前記弁体が前記第１弁口に近づく方向に前記駆動ロッドが移動するよう、前記第１入力ポートから前記第１弁装置に入力された前記燃料による圧力の作用を受ける圧力作用面を備えること、前記圧力作用面の表面積は、前記弁体の、前記第１弁口に対向する面の表面積よりも大きいこと、が好ましい。

【0023】

（６）（１）に記載のバーナ用燃料制御装置を用いてバーナの燃焼を制御するバーナ用燃料制御方法において、前記バーナの燃焼を開始するための、前記第１弁装置を前記第２状態に維持したまま、前記第２弁装置を前記閉弁状態から前記開弁状態にするステップと、第１所定時間の経過後に、前記第２弁装置を前記開弁状態に維持したまま、前記第１弁装置を前記第２状態から前記第１状態にするステップと、を備えること、を特徴とする。

【0024】

（７）（１）に記載のバーナ用燃料制御装置を用いてバーナの燃焼を制御するバーナ用燃料制御方法において、前記バーナの燃焼を停止するための、第２弁装置を前記開弁状態に維持したまま、第１弁装置を前記第１状態から前記第２状態に切り替えるステップと、第２所定時間の経過後に、第１弁装置を第２状態に維持したまま、第２弁装置を開弁状態から閉弁状態にするステップと、を備えること、を特徴とする。

【0025】

上記バーナ用燃料制御装置によれば、バーナに、燃料または不活性ガスを供給する供給ラインが接続されていること、供給ラインに、第１弁装置と、第１弁装置の下流側の第２弁装置と、が配設されていること、第１弁装置は、燃料の供給源に接続された第１入力ポートと、不活性ガスの供給源に接続された第２入力ポートと、出力ポートと、を備え、出力ポートから燃料を出力する第１状態と、出力ポートから不活性ガスを出力する第２状態と、を切替可能な三方弁であること、第２弁装置は、供給ラインを開放する開弁状態と、供給ラインを遮断する閉弁状態と、を切替可能な開閉弁であること、を特徴とするので、例えば、上記（２）または（６）に記載のように、バーナの燃焼を開始するために、第１弁装置を第２状態に維持したまま、第２弁装置を閉弁状態から開弁状態にし、第１所定時間の経過後に、第２弁装置を開弁状態に維持したまま、第１弁装置を第２状態から第１状態にするものとすれば、バーナの燃焼を開始する時（点火時）に、まず、第１弁装置を第２状態に維持したまま、第２弁装置を閉弁状態から開弁状態にするため、供給ラインを不活性ガス（例えば窒素ガス）によりパージすることができる。そして、所定時間の経過後に、第２弁装置を開弁状態に維持したまま、第１弁装置を第２状態から第１状態にするため、供給ラインに燃料（例えば水素ガス）が供給され、バーナを点火することができる。なお、上記した第１所定時間とは、パージが継続される時間を意味しており、燃焼炉の大きさや供給ラインの容量等に応じて、不活性ガスによるパージを十分に行うことが可能な時間に適宜調整されるものである。

【0026】

このように、バーナの点火時に、まず供給ラインをパージすることで、供給ライン中の空気を不活性ガスに置換する。これにより、供給ラインにおける空気と水素が混ざった可燃混合気の生成を防止することができ、ひいては逆火の発生を防止することができる。よって、安全にバーナの点火を行うことができる。

【0027】

また例えば、バーナ用燃料制御装置を、上記（３）または（７）に記載のように、バーナの燃焼を停止するために、第２弁装置を開弁状態に維持したまま、第１弁装置を第１状態から第２状態に切り替え、第２所定時間の経過後に、第１弁装置を第２状態に維持したまま、第２弁装置を開弁状態から閉弁状態にする構成とすれば、
燃焼停止時（消化時）に、まず、第２弁装置を開弁状態に維持したまま、第１弁装置を第１状態から第２状態に切り替えることで、供給ラインを不活性ガスによりパージすることができる。つまり、バーナの燃焼時に、供給ラインを満たしていた燃料を、不活性ガスに置換することができる。
そして、所定時間の経過後に、第１弁装置を第２状態に維持したまま、第２弁装置を開弁状態から閉弁状態にすることで、不活性ガスの供給を遮断する。

【0028】

このように、バーナの消火時に、まず供給ラインをパージし、燃料を不活性ガスに置換することで、供給ライン中の燃料の残留を防止し、ひいては逆火の発生を防止することができる。よって、安全にバーナの消火を行うことができる。なお、上記の第２所定時間とは、パージが継続される時間を意味しており、供給ラインの容積や、供給する不活性ガスの流量等に基づき、不活性ガスによるパージを十分に行うことが可能な時間に適宜設定される。

【0029】

以上のように、バーナの点火時および消化時ともに、確実に不活性ガスにより供給ラインをパージすることで、供給ライン内の可燃混合気の生成を防ぐことが出来るため、フレームアレスタを用いなくとも逆火の発生を防止することが出来る。よって、フレームアレスタを用いることによる燃料の圧力損失の発生や、コストおよび設置スペースの増大を防ぐことができる。また、燃料制御装置に用いる弁装置としては、第1弁装置と第２弁装置とがあれば足りるため、従来（図８参照）よりも弁装置の台数を減らして逆火の発生を防止することができる。

【発明の効果】

【0030】

本発明のバーナ用燃料制御装置およびバーナ用燃料制御方法によれば、フレームアレスタを用いずに、逆火の発生を防止することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本実施形態に係るバーナ用燃料制御装置の概略構成を説明する図である。

【図2】第１弁装置および第２弁装置の構成を説明する図である。

【図3】燃料制御の工程を説明する図であり、システム停止状態にある場合の、第１弁装置および第２弁装置の状態を表している。

【図4】燃料制御の工程を説明する図であり、プレパージを行う際の第１弁装置および第２弁装置の状態を表している。

【図5】燃料制御の工程を説明する図であり、点火を行う際の第１弁装置および第２弁装置の状態を表している。

【図6】燃料制御の工程を説明する図であり、バーナの燃焼が行われている場合の、第１弁装置および第２弁装置の状態を表している。

【図7】燃料制御の工程を説明する図であり、消火を行う際の、第１弁装置および第２弁装置の状態を表している。

【図8】従来技術に係るバーナ用燃料制御装置の概略構成を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

本発明に係るバーナ用燃料制御装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るバーナ用燃料制御装置１（以下、単に燃料制御装置１という）の概略構成を説明する図である。図２は、第１弁装置２および第２弁装置３の構成を説明する図である。

【0033】

（燃料制御装置の概略構成について）
まず、本実施形態に係る燃料制御装置１の概略構成について説明する。燃料制御装置１は、ボイラ等の燃焼炉４が備えるバーナ５に対し、燃焼用の燃料を供給するための装置である。

【0034】

燃料制御装置１は、図１に示すように、バーナ５に接続された供給ラインＬ１１を備えている。供給ラインＬ１１は、バーナ５に対し、水素ガス（燃料の一例）または窒素ガス（不活性ガスの一例）を供給するための配管である。

【0035】

供給ラインＬ１１には、第１弁装置２が配設されている。第１弁装置２は、内部の弁体の動作に応じ、内部の流路の切り替えを行うことができる三方弁である（詳細は後述する）。第１弁装置２は、第１入力ポート２３と、第２入力ポート２４と、出力ポート２５と、を備えている。

【0036】

第１入力ポート２３には、水素ガス供給ラインＬ１２により、水素ガスの供給源７が接続されている。供給源７における水素ガスの供給圧力は、特に限定されないが、例えば０．０１－０.３ＭＰａである。また、水素ガス供給ラインＬ１２は、供給源７から供給される水素ガスを第１弁装置２に流入するための配管である。

【0037】

第２入力ポート２４には、窒素ガス供給ラインＬ１３により窒素ガスの供給源８が接続されている。供給源８における窒素ガスの供給圧力は、特に限定されないが、水素の供給圧力よりも高く設定されている。また、窒素ガス供給ラインＬ１３は、供給源８から供給される窒素ガスを第１弁装置２に流入するための配管である。

【0038】

出力ポート２５は、第１弁装置２内部の弁体２２３（図２参照）の動作に応じ、第１入力ポート２３から第１弁装置２に流入された水素ガス、または、第２入力ポート２４から第１弁装置２に流入された窒素ガスを、第１弁装置２から出力する。なお、第１弁装置２が出力ポート２５から水素ガスを出力する状態を第１状態といい、第１弁装置２が出力ポート２５から窒素ガスを出力する状態を第２状態という。

【0039】

さらに、供給ラインＬ１１には、第１弁装置２の下流側に第２弁装置３が配設されている。第２弁装置３は、内部の弁体３２１（図２参照）の動作に応じ、供給ラインＬ１１を開放する開弁状態と、供給ラインＬ１１を遮断する閉弁状態と、を切替可能な開閉弁である（詳細は後述する）。第２弁装置３は、入力ポート３３と、出力ポート３４と、を備えている。

【0040】

入力ポート３３は、第１弁装置２の出力ポート２５に接続されている。ここでいう接続とは、入力ポート３３が第１弁装置２の出力ポート２５と直接に連結されていても良いし、配管を介して接続されていても良い。入力ポート３３が、第１弁装置２の出力ポート２５に接続されることで、第１弁装置２から出力される水素ガスまたは窒素ガスは、第２弁装置３に流入するようになっている。

【0041】

出力ポート３４は、第２弁装置３が開弁状態にあるとき、入力ポート３３から第２弁装置３に流入された水素ガスまたは窒素ガスを、第２弁装置３から出力する。そして、第２弁装置３から出力された水素ガスまたは窒素ガスは、供給ラインＬ１１を通じて、バーナ５に供給される。

【0042】

さらに、バーナ５には、空気供給ラインＬ１４が接続されている。空気供給ラインＬ１４の上流側には、送風機６が接続されており、送風機６から空気供給ラインＬ１４を通じて、バーナ５に対して燃焼用の空気が供給される。

【0043】

また、燃料制御装置１は、バーナ５の燃焼を制御する制御部９を備えている。制御部９は、第１弁装置２、第２弁装置３、送風機６に電気的に接続されている。また、制御部９は、第１弁装置２、第２弁装置３、送風機６を制御するための制御プログラムが記憶されている。つまり、制御部９は、制御プログラムにより、第１弁装置２、第２弁装置３、送風機６の動作を制御することで、バーナ５の燃焼を制御する。

【0044】

（第１弁装置について）
次に、第１弁装置２（三方弁）について、より詳細に説明する。第１弁装置２は、エアオペレイト式のパイロット弁である。第１弁装置２は、図２に示すように、図中の上下に積み重ねられた駆動部２１と、弁部２２と、を備える。

【0045】

駆動部２１は、その内部に円盤状のピストン２１１が装填されている。そして、ピストン２１１には、第１ロッド部材２１５ａと第２ロッド部材２１５ｂとが連結されてなる駆動ロッド２１５が連結されている。駆動ロッド２１５は、駆動部２１から弁部２２に向かって延在しており、ピストン２１１の側とは反対側の端部に、後述する弁体２２３が連結されている。

【0046】

また、駆動部２１は、その内部が、ピストン２１１により、図中の上下に方向において、第１室２１２ａと第２室２１２ｂとに区画されている。第１室２１２ａには、操作ポート２１３から操作エアを導入することができる。よって、操作エアを第１室２１２ａに導入し、第１室２１２ａ内の圧力を上昇させることで、ピストン２１１を第２室２１２ｂの側に移動させることができる。第２室２１２ｂには、空気抜き孔２１４が設けられており、ピストン２１１が第２室２１２ｂの側に移動するとき、第２室２１２ｂ内の空気が空気抜き孔２１４から外部に排出される。

【0047】

また、駆動部２１は、第２室２１２ｂに、ピストン２１１に対して第１室２１２ａの側に付勢力を与えるコイルばね２１６を備えている。よって、第１室２１２ａに操作エアが導入されると、ピストン２１１は、コイルばね２１６の付勢力に抗して第２室２１２ｂの側（図２中の下方向）に移動し、第１室２１２ａに対する操作エアの導入が停止されると、ピストン２１１は、コイルばね２１６の付勢力により第１室２１２ａの側（図２中の上方向）に移動する。以上のようにピストン２１１は上下動するため、このピストン２１１の上下動に合わせて、ピストン２１１に連結されている駆動ロッド２１５も上下動する。

【0048】

弁部２２は、第１入力ポート２３ 第２入力ポート２４ 出力ポート２５と、弁室２２１と、流体室２２２と、を備えている。流体室２２２は、弁室２２１の上流側に位置するとともに、第１弁口２２１ａにより、弁室２２１と連通している。さらに、流体室２２２は、第１入力ポート２３と連通している。よって、第１入力ポート２３から第１弁装置２に流入される水素ガスを、流体室２２２と第１弁口２２１ａを介して、弁室２２１に流入させることができる。

【0049】

また、弁室２２１は、第１弁口２２１ａに対向する第２弁口２２１ｂを備えており、第２弁口２２１ｂにより、第２入力ポート２４と連通している。よって、第２入力ポート２４から第１弁装置２に流入される窒素ガスを、第２弁口２２１ｂを介して、弁室２２１に流入させることができる。

【0050】

さらに、弁室２２１は、出力ポート２５に連通している。よって、弁室２２１に流入された水素ガスまたは窒素ガスを、出力ポート２５から出力することができる。

【0051】

また、弁室２２１には、第１弁口２２１ａの周囲に沿って、環状の第１弁座２２１ｃが設けられている。さらに、弁室２２１には、第２弁口２２１ｂの周囲に沿って、環状の第２弁座２２１ｄが設けられている。さらに、弁室２２１には、円盤状の弁体２２３が第１弁口２２１ａおよび第２弁口２２１ｂの同軸上に位置されている。この弁体２２３は、駆動ロッド２１５に連結されているため、駆動ロッド２１５が上下動することにより、第１弁座２２１ｃに当接することで第１弁口２２１ａを塞ぐ第１位置と、第２弁座２２１ｄに当接することで第２弁口２２１ｂを塞ぐ第２位置との間を往復運動可能である。より具体的には、駆動部２１の第１室２１２ａへの操作エアの導入が停止されていれば、ピストン２１１が第１室２１２ａの側に移動する。これにより駆動ロッド２１５が、図２中の上方に移動し、駆動ロッド２１５に連結されている弁体２２３が第１位置に位置する。一方で、駆動部２１の第１室２１２ａへ操作エアが導入されていれば、ピストン２１１が第２室２１２ｂの側に移動する。これにより駆動ロッド２１５が、図２中の下方に移動し、駆動ロッド２１５に連結されている弁体２２３が第２位置に位置する。

【0052】

弁体２２３が第１位置にあるとき、水素ガスは弁室２２１に流入されず、窒素ガスが弁室２２１に流入される。よって、出力ポート２５からは、窒素ガスが出力される（第１弁装置２の第２状態）。一方で、弁体２２３が第２位置にあるとき、窒素ガスは弁室２２１に流入されず、水素ガスが弁室２２１に流入される。よって、出力ポート２５からは、水素ガスが出力される（第１弁装置２の第１状態）。なお、フェールセーフのため、停電等により操作エアの供給が行われなくなったときは、コイルばね２１６の付勢力により、弁体２２３は第１位置に位置し、水素ガスを遮断するようになっている。

【0053】

さらに、弁部２２は、流体室２２２と駆動部２１との間に圧力作用室２２４ を備えている。圧力作用室２２４は、内部流路２２６により、流体室２２２と連通しており、流体室２２２に流入された水素ガスは、圧力作用室２２４にも流入するようになっている。

【0054】

また、駆動ロッド２１５は薄膜部材２２５を備えており、該薄膜部材２２５は、圧力作用室２２４内に固定されている。この薄膜部材２２５は、圧力作用室２２４に面する端面が、圧力作用室２２４内に流入する水素ガスによって圧力の作用を受ける圧力作用面２２５ａである。また、薄膜部材２２５は、圧力作用面２２５ａに作用する圧力に応じて、駆動ロッド２１５の駆動方向（図中の上下方向）と同一方向に弾性変形可能である。つまり、薄膜部材２２５は、圧力作用面２２５ａに作用する圧力が高くなれば、駆動部２１の側に弾性変形し、これに伴って駆動ロッド２１５を上方向に移動させる。これにより、弁体２２３が上方向（第１弁口２２１ａに近づく方向）に移動する。

【0055】

また、圧力作用面２２５ａの表面積は、弁体２２３の 第１弁口２２１ａに対向する面（対向面２２３ａ）の表面積よりも大きくされている。したがって、第１弁装置２に流入した水素ガスにより受ける力は、対向面２２３ａよりも、圧力作用面２２５ａの方が大きくなる。つまり、第１弁装置２に流入される水素ガスが、弁体２２３を第１弁口２２１ａから離れる方向に移動させようとする力よりも、薄膜部材２２５を駆動部２１の側に弾性変形させる力、すなわち、弁体２２３を第１弁口２２１ａに近づく方向に移動させようとする力の方が大きくなる。よって、第１入力ポート２３に流入される水素ガスの圧力値が、供給源７の不具合等により、不必要に高くなった場合には、内部流路２２６を通じて流体室２２２から圧力作用室２２４に流れ込む水素ガスにより、薄膜部材２２５が駆動部２１の側に弾性変形し、弁体２２３を第１位置に位置させる。つまり、水素ガスの流れが遮断されるため、薄膜部材２２５は、フェールセーフとして機能する。

【0056】

（第２弁装置について）
次に、第２弁装置３（開閉弁）について、詳細に説明する。第２弁装置３は、通電時に開弁状態となる一方で、非通電時には閉弁状態となる、ノーマルクローズタイプの電磁弁である。第２弁装置３は、図２に示すように、図中の上下に積み重ねられた駆動部３１と、弁部３２と、を備える。

【0057】

駆動部３１は、その内部に、円筒状のコイルボビン３１１を有する。コイルボビン３１１は外周に凹部３１１ａを備え、凹部３１１ａには励磁コイル３１２が巻回されている。コイルボビン３１１の中空部３１１ｂには、固定鉄心３１３と可動鉄心３１４が挿通されている。

【0058】

固定鉄心３１３と可動鉄心３１４とは、固定鉄心３１３の図２中の下端面と、可動鉄心３１４の図２中の上端面とが対向するように、同軸上に並べて配設されている。可動鉄心３１４は、上下動可能にされており、励磁コイル３１２に通電されると、固定鉄心３１３が磁化し、可動鉄心３１４を引きつける。このため、可動鉄心３１４は、固定鉄心３１３の側（図２中の上方）に移動する。また、可動鉄心３１４には、ロッド３１５が挿通され、固定されている。したがって、固定鉄心３１３が、可動鉄心３１４を引きつけると、可動鉄心３１４の移動に合わせて、ロッド３１５も移動する。

【0059】

弁部３２は、入力ポート３３と、出力ポート３４と、弁室３２２と、を備えている。弁室３２２は、入力ポート３３に連通している。よって、入力ポート３３から第２弁装置３に流入される水素ガスまたは窒素ガスを、弁室３２２に流入させることができる。さらに、弁室３２２は、弁口３２２ａを介して出力ポート３４に連通している。よって、弁室３２２に流入された水素ガスまたは窒素ガスを、出力ポート３４から出力することができる。

【0060】

また、弁室３２２には、弁口３２２ａの周囲に沿って、環状の弁座３２２ｂが設けられている。さらに、弁室３２２には、円盤状の弁体３２１が弁口３２２ａの同軸上に位置されている。この弁体３２１は、弁室３２２内に挿通されたロッド３１５に連結されている。さらに、弁体３２１の駆動部３１側の端面には、コイルばね３２４の一端が当接されている。コイルばね３２４の他端は、弁体３２１の駆動部３１側の端面と距離をおいて設けられた鍔部材３２３に当接しており、コイルばね３２４は圧縮された状態になっている。よって、弁体３２１は、コイルばね３２４により、弁座３２２ｂの側に付勢された状態である。

【0061】

以上のような弁体３２１は、可動鉄心３１４の移動およびコイルばね３２４の付勢力により、弁座３２２ｂに対して当接離間動作を行うことが可能である。より具体的には、励磁コイル３１２への通電が行われていない状態では、コイルばね３２４の付勢力により、弁体３２１は、弁座３２２ｂの側に移動されて、弁座３２２ｂに当接する。一方で、励磁コイル３１２への通電が行われると、固定鉄心３１３が磁化し、可動鉄心３１４が、固定鉄心３１３の側に移動する。これにより、ロッド３１５が、図２中の上方に移動し、ロッド３１５に連結されている弁体２２３が、弁座３２２ｂから離間する。

【0062】

弁体３２１が弁座３２２ｂに当接した状態が、第２弁装置３の閉弁状態であり、入力ポート３３から第２弁装置３に流入される水素ガスまたは窒素ガスは、出力ポート３４から出力されない状態である。弁体３２１が弁座３２２ｂから離間した状態が、第２弁装置３の開弁状態であり、入力ポート３３から第２弁装置３に流入される水素ガスまたは窒素ガスが、出力ポート３４から出力される状態である。なお、フェールセーフのため、停電等により電力が途絶し、通電が行われなくなったときは、コイルばね３２４の付勢力により、第２弁装置３は閉弁状態になるようになっている。

【0063】

（燃料制御について）
次に、燃料制御装置１を用いた、バーナ５に対する水素ガスおよび窒素ガスの供給状態の制御（以下、単に燃料制御）について説明する。具体的には、システム停止の状態から、バーナ５の燃焼を開始し、バーナ５の燃焼が行われている状態から、バーナ５の燃焼が停止され、再びシステム停止の状態になるまでの燃料制御について説明する。なお、上記の「システム停止の状態」とは、燃焼炉４の動作が停止されている状態を意味する。また、以下において、バーナ５の燃焼を開始することを単に「点火」といい、バーナ５の燃焼を停止することを単に「消火」という。

【0064】

燃料制御は、制御部９に記憶された制御プログラムにより、第１弁装置２および第２弁装置３を、図３乃至図４に示すように制御することで行われる。図３は、燃料制御の工程を説明する図であり、システム停止状態にある場合の、第１弁装置２および第２弁装置３の状態を表している。図４は、燃料制御の工程を説明する図であり、供給ラインＬ１１のプレパージを行う際の第１弁装置２および第２弁装置３の状態を表している。なお、供給ラインＬ１１のプレパージとは、点火前に供給ラインＬ１１を窒素ガスＧ１２でパージすることをいう。図５は、燃料制御の工程を説明する図であり、点火を行う際の第１弁装置２および第２弁装置３の状態を表している。図６は、燃料制御の工程を説明する図であり、バーナ５の燃焼が行われている場合の、第１弁装置２および第２弁装置３の状態を表している。図７は、燃料制御の工程を説明する図であり、消火を行う際の、第１弁装置２および第２弁装置３の状態を表している。なお、図３乃至図７中では、第１弁装置２、第２弁装置３、供給ラインＬ１１、水素ガス供給ラインＬ１２、窒素ガス供給ラインＬ１３、の内部を流れる水素ガスＧ１１および窒素ガスＧ１２をドットで表している。具体的には、相対的にドットの密度が高い方が、水素ガスＧ１１を表し、相対的にドット密度の低い方が、窒素ガスＧ１２を表している。

【0065】

（システム停止）
まず、システム停止の状態について説明する。システム停止の状態にあるとき、図３に示すように、第１弁装置２は、弁体２２３が第１位置に位置した状態にあり、第２弁装置３は、閉弁状態にある。つまり、第１弁装置２において、水素ガスＧ１１は遮断された状態である一方で、窒素ガスＧ１２は出力ポート２５から出力されている状態（第２状態）にある。そして、出力ポート２５から出力されている窒素ガスＧ１２は、第２弁装置３により遮断されている。つまり、供給ラインＬ１１には、水素ガスＧ１１、窒素ガスＧ１２ともに流れていない状態である。

【0066】

（プレパージのステップ）
システム停止状態からバーナ５の点火を行うには、まず、プレパージを行う。プレパージは、図４に示すように、第１弁装置２の弁体２２３を第１位置に維持したまま（すなわち、第１弁装置２を第２状態に維持したまま）、第２弁装置３を開弁状態にすることで行う。第１弁装置２の弁体２２３を第１位置に維持したまま、第２弁装置３を開弁状態にすることで、第２弁装置３に流入していた窒素ガスＧ１２が、第２弁装置３の出力ポート３４から出力され、供給ラインＬ１１を流れていく。このように、窒素ガスを供給ラインＬ１１に流すことで、供給ラインＬ１１中の空気を窒素ガスＧ１２に置換する。これにより、供給ラインＬ１１における空気と水素が混ざった可燃混合気の生成を防止することができるため、点火時の逆火を防止することができる。よって、安全にバーナ５の点火を行うことができる。

【0067】

（点火のステップ）
プレパージを開始してから所定時間（第１所定時間）の経過後に、バーナ５の点火を行う。バーナ５の点火は、図５に示すように、第２弁装置３を開弁状態に維持したまま、第１弁装置２の弁体２２３を第２位置に位置させる（すなわち、第１弁装置２を第２状態から第１状態にする）ことで行う。第１弁装置２の弁体２２３を第２位置に位置させることで、窒素ガスＧ１２が遮断されるとともに、水素ガスＧ１１が第１弁装置２の出力ポート２５から出力されるようになる。第１弁装置２の出力ポート２５から出力された水素ガスＧ１１は、第２弁装置３に流入すると、第２弁装置３が開弁状態に維持されているため、第２弁装置３の出力ポート３４から供給ラインＬ１１に出力される。よって、プレパージ時に供給ラインＬ１１を満たしていた窒素ガスＧ１２が、水素ガスＧ１１に置換されていく。そして、水素ガスＧ１１がバーナ５にまで達すると、例えば燃焼炉４内に設けられたパイロットバーナにより点火され、バーナ５における水素ガスの燃焼が開始される。なお、上記の所定時間とは、プレパージが継続される時間を意味しており、供給ラインＬ１１の容積や、供給する不活性ガスの流量等に基づき、窒素ガスＧ１２によるパージを十分に行うことが可能な時間に適宜設定される。

【0068】

（燃焼の継続）
点火の後、バーナ５の燃焼が継続されている間は、図６に示すように、第１弁装置２の弁体２２３は第２位置に維持された状態（すなわち、第１弁装置２は第１状態に維持された状態）であり、第２弁装置３は開弁状態を維持された状態である。これにより、供給ラインＬ１１により、バーナ５に水素ガスＧ１１が供給され続け、バーナ５は燃焼を継続することができる。

【0069】

（消火のステップ）
バーナ５の消火は、図７に示すように、第２弁装置３を開弁状態に維持したまま、第１弁装置２の弁体２２３を第１位置に位置させる（すなわち、第１弁装置２を第１状態から第２状態にする）ことで行う。第１弁装置２の弁体２２３を第１位置に位置させることで、水素ガスＧ１１が遮断されるとともに、窒素ガスＧ１２が第１弁装置２の出力ポート２５から出力されるようになる。第１弁装置２の出力ポート２５から出力された窒素ガスＧ１２は、第２弁装置３に流入すると、第２弁装置３が開弁状態に維持されているため、第２弁装置３の出力ポート３４から供給ラインＬ１１に出力される。よって、バーナ５が燃焼状態にあったときに供給ラインＬ１１を満たしていた水素ガスＧ１１が、ポストパージされる。供給ラインＬ１１のポストパージとは、消火を行う際に供給ラインＬ１１を窒素ガスＧ１２でパージすることをいう。より具体的には、供給ラインＬ１１内の水素ガスＧ１１が、上流側から窒素ガスＧ１２によって下流側（バーナ５の側）へ押し出されていき、供給ラインＬ１１内のガスが、水素ガスＧ１１から窒素ガスＧ１２に置換される。ポストパージが進むにつれ、供給ラインＬ１１に残留している水素ガスＧ１１の濃度が低下していき、バーナ５は自然に消火する。そして、最終的には、供給ラインＬ１１は窒素ガスＧ１２で満たされる（図４に示す状態と同様の状態になる）。このように、供給ラインＬ１１中のガスの置換を行うことで、バーナ５の消火を行うため、供給ラインＬ１１中に水素ガスＧ１１が残留せず、逆火の発生を防止することができる。よって、安全にバーナ５の消火を行うことができる。

【0070】

（システム停止のステップ）
ポストパージが開始されてから所定時間（第２所定時間）の経過後に、システムの停止が行われる。システムの停止は、第１弁装置２の弁体２２３を第１位置に維持したまま（すなわち、第１弁装置２を第２状態に維持したまま）、第２弁装置３を閉弁状態にすることで行われる。すなわち、第１弁装置２および第２弁装置３を図３に示す状態にすることで、システムの停止を行う。なお、上記の所定時間とは、ポストパージが継続される時間を意味しており、供給ラインＬ１１の容積や、供給する不活性ガスの流量等に基づき、窒素ガスＧ１２によるパージを十分に行うことが可能な時間に適宜設定される。

【0071】

（作用効果について）
以上説明したように、本実施形態に係るバーナ用燃料制御装置１は、
（１）燃料（水素ガス）を燃焼するバーナ５に、燃料（水素ガス）または不活性ガス（窒素ガス）を選択的に供給するバーナ用燃料制御装置１において、バーナ５に、燃料（水素ガス）または不活性ガス（窒素ガス）を供給する供給ラインＬ１１が接続されていること、供給ラインＬ１１に、第１弁装置２と、第１弁装置２の下流側の第２弁装置３と、が配設されていること、第１弁装置２は、燃料（水素ガス）の供給源７に接続された第１入力ポート２３と、不活性ガス（窒素ガス）の供給源８に接続された第２入力ポート２４と、出力ポート２５と、を備え、出力ポート２５から燃料（水素ガス）を出力する第１状態と、出力ポート２５から不活性ガス（窒素ガス）を出力する第２状態と、を切替可能な三方弁であること、第２弁装置３は、供給ラインＬ１１を開放する開弁状態と、供給ラインＬ１１を遮断する閉弁状態と、を切替可能な開閉弁であること、を特徴とする。

【0072】

（２）上記バーナ用燃料制御装置１において、第１弁装置２および第２弁装置３を制御する制御プログラムを記憶した制御部９を備えること、制御プログラムは、バーナ５の燃焼を開始するための、第１弁装置２を第２状態に維持したまま、第２弁装置３を閉弁状態から開弁状態にするステップ（プレパージのステップ）と、第１所定時間の経過後に、第２弁装置３を開弁状態に維持したまま、第１弁装置２を第２状態から第１状態にするステップ（点火のステップ）と、を備えること、が好ましい。

【0073】

（３）上記バーナ用燃料制御装置１において、第１弁装置２および第２弁装置３を制御する制御プログラムを記憶した制御部９を備えること、制御プログラムは、バーナ５の燃焼を停止するための、第２弁装置３を開弁状態に維持したまま、第１弁装置２を第１状態から第２状態に切り替えるステップ（消火のステップ）と、第２所定時間の経過後に、第１弁装置２を第２状態に維持したまま、第２弁装置３を開弁状態から閉弁状態にするステップ（システム停止のステップ）と、を備えること、が好ましい。

【0074】

（４）上記バーナ用燃料制御装置１において、第１弁装置２は、第１入力ポート２３と第２入力ポート２４と出力ポート２５とに連通される弁室２２１と、弁室２２１内に配置される弁体２２３と、を備えること、弁室２２１は、第１入力ポート２３から燃料（水素ガス）を流入させる第１弁口２２１ａと、第１弁口２２１ａに対向して位置する、第２入力ポート２４から不活性ガスを流入させる第２弁口２２１ｂと、を備えること、弁体２２３は、弁室２２１内で、第１弁口２２１ａを塞ぐ第１位置と、第２弁口２２１ｂを塞ぐ第２位置との間を往復運動することが可能に保持されていること、が好ましい。

【0075】

（５）上記バーナ用燃料制御装置１において、第１弁装置２は、弁体２２３に連結され、弁体２２３を往復運動させる駆動ロッド２１５を備えること、駆動ロッド２１５は、弁体２２３が第１弁口２２１ａに近づく方向に駆動ロッド２１５が移動するよう、第１入力ポート２３から第１弁装置２に入力された燃料（水素）による圧力の作用を受ける圧力作用面２２５ａを備えること、圧力作用面２２５ａの表面積は、弁体２２３の、第１弁口２２１ａに対向する面（対向面２２３ａ）の表面積よりも大きいこと、が好ましい。

【0076】

また、以上説明したように、本実施形態に係るバーナ用燃料制御方法は、
（６）上記バーナ用燃料制御装置１を用いてバーナ５の燃焼を制御するバーナ用燃料制御方法において、バーナ５の燃焼を開始するための、第１弁装置２を第２状態に維持したまま、第２弁装置３を閉弁状態から開弁状態にするステップ（プレパージのステップ）と、第１所定時間の経過後に、第２弁装置３を開弁状態に維持したまま、第１弁装置２を第２状態から第１状態にするステップ（点火のステップ）と、を備えること、を特徴とする。

【0077】

（７）上記バーナ用燃料制御装置１を用いてバーナ５の燃焼を制御するバーナ用燃料制御方法において、バーナ５の燃焼を停止するための、第２弁装置３を開弁状態に維持したまま、第１弁装置２を第１状態から第２状態に切り替えるステップ（消火のステップ）と、第２所定時間の経過後に、第１弁装置２を第２状態に維持したまま、第２弁装置３を開弁状態から閉弁状態にするステップ（システム停止のステップ）と、を備えること、を特徴とする。

【0078】

上記バーナ用燃料制御装置１によれば、燃料（水素ガス）を燃焼するバーナ５に、燃料（水素ガス）または不活性ガス（窒素ガス）を選択的に供給するバーナ用燃料制御装置１において、バーナ５に、燃料（水素ガス）または不活性ガス（窒素ガス）を供給する供給ラインＬ１１が接続されていること、供給ラインＬ１１に、第１弁装置２と、第１弁装置２の下流側の第２弁装置３と、が配設されていること、第１弁装置２は、燃料（水素ガス）の供給源７に接続された第１入力ポート２３と、不活性ガス（窒素ガス）の供給源８に接続された第２入力ポート２４と、出力ポート２５と、を備え、出力ポート２５から燃料（水素ガス）を出力する第１状態と、出力ポート２５から不活性ガス（窒素ガス）を出力する第２状態と、を切替可能な三方弁であること、第２弁装置３は、供給ラインＬ１１を開放する開弁状態と、供給ラインＬ１１を遮断する閉弁状態と、を切替可能な開閉弁であること、を特徴とするので、例えば、上記（２）または（６）に記載のように、バーナ５の燃焼を開始するために、第１弁装置２を第２状態に維持したまま、第２弁装置３を閉弁状態から開弁状態にし（プレパージのステップ）、第１所定時間の経過後に、第２弁装置３を開弁状態に維持したまま、第１弁装置２を第２状態から第１状態にする（点火のステップ）ものとすれば、バーナ５の燃焼を開始する時（点火時）に、まず、第１弁装置２を第２状態に維持したまま、第２弁装置３を閉弁状態から開弁状態にするため、供給ラインを不活性ガス（例えば窒素ガス）によりパージ（プレパージ）することができる。そして、所定時間の経過後に、第２弁装置３を開弁状態に維持したまま、第１弁装置２を第２状態から第１状態にするため、供給ラインＬ１１に燃料（水素ガス）が供給され、バーナ５を点火することができる。

【0079】

このように、バーナ５の点火時に、まず供給ラインＬ１１をパージすることで、供給ラインＬ１１中の水素ガスの残留を防止し、ひいては逆火の発生を防止することができる。よって、安全にバーナ５の点火を行うことができる。

【0080】

また例えば、上記（３）または（７）に記載のように、バーナ５の燃焼を停止するために、第２弁装置３を開弁状態に維持したまま、第１弁装置２を第１状態から第２状態に切り替え（消火のステップ）、第２所定時間の経過後に、第１弁装置２を第２状態に維持したまま、第２弁装置３を開弁状態から閉弁状態にする（システム停止のステップ）ものとすれば、燃焼停止時（消化時）に、まず、第２弁装置３を開弁状態に維持したまま、第１弁装置２を第１状態から第２状態に切り替えるため、供給ラインＬ１１を窒素ガスによりパージ（ポストパージ）することができる。つまり、バーナ５の燃焼時に、供給ラインＬ１１を満たしていた水素ガスを、窒素ガスに置換することができる。そして、所定時間の経過後に、第１弁装置２を第２状態に維持したまま、第２弁装置３を開弁状態から閉弁状態にすることで、窒素ガスの供給を遮断する。

【0081】

このように、バーナ５の消火時に、まず供給ラインＬ１１をパージし、水素ガスを不活性ガスに置換することで、供給ラインＬ１１中の水素ガスの残留を防止し、ひいては逆火の発生を防止することができる。よって、安全にバーナ５の消火を行うことができる。

【0082】

以上のように、バーナ５の点火時および消化時ともに、確実に窒素ガスにより供給ラインＬ１１をパージすることで、供給ラインＬ１１内の可燃混合気の生成を防ぐことが出来るため、フレームアレスタを用いなくとも逆火の発生を防止することが出来る。よって、フレームアレスタを用いることによる燃料の圧力損失の発生や、コストおよび設置スペースの増大を防ぐことができる。また、燃料制御装置に用いる弁装置としては、第1弁装置２と第２弁装置３とがあれば足りるため、従来（図８参照）よりも弁装置の台数を減らして逆火の発生を防止することができる。

【0083】

なお、上記の実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。例えば、第１弁装置２をエアオペレイト式の弁装置として説明しているが、電磁弁であっても良い。また、第１弁装置２と第２弁装置３とは、直接に連結されていても良いし、配管を介して接続されていても良い。また、燃料として水素ガスを、不活性ガスとして窒素ガスを挙げているが、これらに限定されるものではない。例えば、燃料としてはメタンガス、プロパンガス、アセチレンガス等を用いることが考えられ、不活性ガスとしては、アルゴンガスやヘリウムガス等を用いることが考えられる。

【符号の説明】

【0084】

１ バーナ用燃料制御装置
２ 第１弁装置
３ 第２弁装置
５ バーナ
２３ 第１入力ポート
２４ 第２入力ポート
２５ 出力ポート
Ｌ１１ 供給ライン

【要約】

【課題】フレームアレスタを用いずに、逆火の発生を防止することが可能なバーナ用燃料制御装置およびバーナ用燃料制御方法を提供すること。
【解決手段】バーナ５に、水素ガスまたは窒素ガスを供給する供給ラインＬ１１が接続されていること、供給ラインＬ１１に、第１弁装置２と、第１弁装置２の下流側の第２弁装置３と、が配設されていること、第１弁装置２は、水素ガスの供給源７に接続された第１入力ポート２３と、窒素ガスの供給源８に接続された第２入力ポート２４と、出力ポート２５と、を備え、出力ポート２５から水素ガスを出力する第１状態と、出力ポート２５から窒素ガスを出力する第２状態と、を切替可能な三方弁であること、第２弁装置３は、供給ラインＬ１１を開放する開弁状態と、供給ラインＬ１１を遮断する閉弁状態と、を切替可能な開閉弁であること。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】