JP2010209706A

JP2010209706A - バイオガス発電装置

Info

Publication number: JP2010209706A
Application number: JP2009053987A
Authority: JP
Inventors: Hideki Toki; 秀樹時; Keito Itakura; 啓人板倉; Eriko Tanaka; 江梨子田中
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2010-09-24

Abstract

【課題】バイオガスをガスエンジンへ供給する圧力の変動によって当該ガスエンジンの始動及び停止を制御することができるバイオガス発電装置を提供する。
【解決手段】圧力Ｖを予め設定したエンジン始動圧力Ｖ１・Ｖ３・Ｖ５、エンジン駆動最大圧力Ｖ７、エンジン駆動最低圧力Ｖ２・Ｖ４・Ｖ６と照合して、前記バイオガスの圧力Ｖがエンジン始動圧力Ｖ１・Ｖ３・Ｖ５以上になった場合は、駆動することができる最大の台数のガスエンジン発電機を駆動し、全ての台数のガスエンジン発電機を駆動している状態で、前記バイオガスの圧力がエンジン駆動最大圧力Ｖ７以上になった場合は、余剰ガス燃焼装置１７を駆動し、前記バイオガスの圧力がエンジン駆動最低圧力Ｖ２・Ｖ４・Ｖ６以下になった場合には、余剰ガス燃焼装置１７及び駆動することができないガスエンジン発電機６１・６２・６３を停止するように制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、バイオガス発電装置の技術に関し、特にメタン発酵槽で発生したバイオガスを使用してガスエンジンを駆動させ、該ガスエンジンに付設した発電機で発電するバイオガス発電装置の技術に関する。

従来、下水汚泥、有機性廃水、厨芥類などの食品残渣及び糞尿等の廃棄されていた有機性廃棄物を、嫌気性細菌を利用してメタン発酵することでメタンガス（気体状態のメタン）を主成分とした混合気体であるバイオガスを発生させ、該バイオガスを炭化水素系化石燃料ガスの代わりに使用して、発電等に利用するバイオガス発電装置が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。また、前記バイオガス発電装置の一例として、該バイオガスを炭化水素系化石燃料ガスの代わりに使用して、ガスエンジン発電機を駆動させ、発電するバイオガス発電装置は公知となっている（例えば、特許文献２または特許文献３参照）。

特開２００６−２７２１６０号公報特開２００４−２９３４６５号公報特開２０００−１５２７９９号公報

しかし、メタン発酵より得られるバイオガスの成分はメタンガスの他、二酸化炭素、シロキサン（ケイ素化合物）、硫化水素、及び精製装置にて注入されることのある酸素等が含まれており、このままガスエンジンの燃料として使用した場合、人体へ悪影響を及ぼしたり、ガスエンジンの故障の原因となったりすることがある。
また、メタン発酵によるバイオガスの供給は常に一定ではなく発生量の変動により、ガスエンジンへ供給されるバイオガスの圧力が変動してガスエンジンの故障の原因となっていた。
また、余剰バイオガスの発生時やガスエンジン発電機のメンテナンス時に環境負荷の高いメタンガスが放散されることがある。

そこで、本発明は、かかる課題に鑑み、バイオガスをガスエンジンへ供給する圧力の変動によって当該ガスエンジンの始動及び停止を制御することができるバイオガス発電装置を提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、有機廃棄物よりメタンガスを主成分とするバイオガスを発生させるメタン発酵槽と、前記メタン発酵槽で発生したバイオガスから有害な気体を分離して除去する精製装置と、有害な気体及び酸素の濃度を連続的に確認する連続モニタリング装置と、前記バイオガスの圧力を検出する圧力検出装置と、前記メタン発酵槽から発生したバイオガスを貯蔵するガス貯蔵装置と、前記ガス貯蔵装置から供給されるバイオガスと空気とを燃焼させて、ガスエンジンを駆動して発電機を駆動させる複数のガスエンジン発電機と、前記ガスエンジン発電機への余剰バイオガスを燃焼させる余剰ガス燃焼装置と、前記圧力検出装置の検出値、及び連続モニタリング装置の計測値を入力してガスエンジン発電機と余剰ガス燃焼装置の始動及び停止を制御する制御装置と、を具備するバイオガス発電装置において、前記制御装置によって、前記圧力検出装置で検出したバイオガスの圧力を予め設定したエンジン始動圧力、エンジン駆動最大圧力、エンジン駆動最低圧力と照合して、前記バイオガスの圧力がエンジン始動圧力以上になった場合は、当該バイオガス中のメタンガスで駆動することができる最大の台数のガスエンジン発電機を駆動し、全ての台数のガスエンジン発電機を駆動している状態で、前記バイオガスの圧力がエンジン駆動最大圧力以上になった場合は、余剰ガス燃焼装置を駆動し、前記バイオガスの圧力がエンジン駆動最低圧力以下になった場合には、余剰ガス燃焼装置及び当該バイオガス中のメタンガスで駆動することができないガスエンジン発電機を停止する、ように制御するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、バイオガスの供給量に合わせて、該供給量で駆動することができる最大の台数のガスエンジン発電機を駆動させることができる。また、全てのガスエンジン発電機が駆動している時に、必要とする以上のバイオガスが供給された場合には、その余剰バイオガス中のメタンガスを余剰ガス燃焼装置によって燃焼させるため、環境負荷の高いメタンガスを空気中に排出することを防止できる。

本発明の一実施例に係るバイオガス発電装置の全体的な構成を示したブロック図。制御装置のブロック図。圧力によるガスエンジン発電機の始動・停止制御及び余剰ガス燃焼装置の点火制御のフローチャート図。圧力によるガスエンジン発電機の始動・停止制御及び余剰ガス燃焼装置の点火制御のフローチャート図。連続モニタリングによるガスエンジン発電機の始動・停止制御及び余剰ガス燃焼装置の点火制御のフローチャート図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係るバイオガス発電装置の全体的な構成を示したブロック図、図２は制御装置のブロック図、図３は圧力によるガスエンジン発電機の始動・停止制御及び余剰ガス燃焼装置の点火制御のフローチャート図である。図４は圧力によるガスエンジン発電機の始動・停止制御及び余剰ガス燃焼装置の点火制御のフローチャート図、図５は連続モニタリングによるガスエンジン発電機の始動・停止制御及び余剰ガス燃焼装置の点火制御のフローチャート図である。

まず、本発明にかかるバイオガス発電装置１について説明する。
図１に示すように、バイオガス発電装置１は、有機廃棄物よりメタンガスを主成分とする混合気体であるバイオガスを発生させるメタン発酵槽１１と、メタン発酵槽１１で発生したバイオガスから有害な気体を分離して除去する精製装置１２と、有害な気体及び酸素の濃度を連続的に確認するために有害な気体及び酸素の濃度の計測を行う連続モニタリング装置１４と、バイオガスの圧力を検出する圧力検出装置１３と、バイオガスを貯蔵するガス貯蔵装置１５と、ガス貯蔵装置１５から供給されるバイオガスに含まれるメタンガスを燃焼して、第一ガスエンジン４１、第二ガスエンジン４２及び第三ガスエンジン４３を駆動して第一発電機５１、第二発電機５２及び第三発電機５３を駆動させる複数のガスエンジン発電機である第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２、及び第三ガスエンジン発電機６３と、第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２、及び第三ガスエンジン発電機６３駆動時に必要とする以上のバイオガスが供給された場合には、そのバイオガス中のメタンガスを燃焼させる余剰ガス燃焼装置１７と、圧力検出装置１３の検出値、及び連続モニタリング装置１４の計測値を入力して第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２、第三ガスエンジン発電機６３及び余剰ガス燃焼装置１７の始動及び停止を制御する制御装置１８とを具備する。

＜メタン発酵槽＞
メタン発酵槽１１は、食品工場廃水等の有機性廃棄物を投入し、メタン発酵を行いバイオガスを発生させるものである。メタン発酵槽１１の一例として、沈降速度の大きい粒子化（グラニュール化）したメタン発酵菌を高濃度に保持し、廃水を高効率にメタン発酵処理するという特徴を持つ菌体グラニュールを使用した廃水処理方法、例えばＵＡＳＢ（ＵｐｆｌｏｗＡｎａｅｒｏｂｉｃＳｌｕｄｇｅＢｌａｎｋｅｔ）法を使用した発酵槽がある。メタン発酵槽１１より発生したメタンガスを含む混合気体であるバイオガスは配管２１を通って精製装置１２へと送られる。
配管２１には、手動弁２３が設けられており、第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２、第三ガスエンジン発電機６３及び余剰ガス燃焼装置１７が全て停止している際には、手動弁２３を閉じることによりメタン発酵槽１１からのバイオガスの供給を停止させることが可能となっている。

＜精製装置＞
精製装置１２において、触媒や吸着等の作用によってバイオガスから硫化水素が除去され、シロキサン（ケイ素化合物）が除去される。前記バイオガスからシロキサンが除去されることにより、第一ガスエンジン４１、第二ガスエンジン４２及び第三ガスエンジン４３内部でシロキサンが固化するのを防止することができる。

＜ガス貯蔵装置＞
精製装置１２と連通する配管２２には蓄圧手段となるガス貯蔵装置１５が連通している。ガス貯蔵装置１５は、例えば、前記バイオガスの圧力が高くなると大きく膨らみ、バイオガスの圧力が低下すると小さく萎むガス不透過物で構成されている。ガス貯蔵装置１５は球状や円筒状に構成されて、二重構造となっており外側の袋と内側の袋との間に一定の圧力で圧力調整気体を充填しておくことにより、前記圧力調整気体の圧力よりもバイオガスの圧力が大きい場合にはガス貯蔵装置１５は膨らみバイオガスが貯蔵され、一方、第一ガスエンジン発電機６１の駆動等により、前記圧力調整気体の圧力よりもバイオガスの圧力が小さくなった場合にはガス貯蔵装置１５は萎んで、ガス貯蔵装置１５から配管２２へと貯蔵されていたバイオガスが供給されることとなる。但し、この構成は限定するものではなく、必要とするガス量を収容できる容器内を弾性体膜で仕切る構成としたりすることもできる。

＜ガスエンジン発電機＞
精製装置１２に複数のガスエンジン発電機が配管２２を介して連通されている。ここで本実施例ではガスエンジン発電機は三台設けており、バイオガス中のメタンガスが増えるにつれて始動する順に第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２、及び第三ガスエンジン発電機６３とする。
なおガスエンジン発電機の数は三台に限定するものではなく、前記バイオガス発電装置１は四台以上のガスエンジン発電機を具備する構成とすることも可能である。
配管２２には、ガス貯蔵装置１５と第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２、及び第三ガスエンジン発電機６３との間にそれぞれ第一電磁弁７１、第二電磁弁７２及び第三電磁弁７３が介装され、第一電磁弁７１、第二電磁弁７２及び第三電磁弁７３にそれぞれ設けた第一ソレノイド７１ａ、第二ソレノイド７２ａ及び第三ソレノイド７３ａは前記制御装置１８と接続されている。

次に第一ガスエンジン発電機６１の構成について説明する。
第一ガスエンジン発電機６１は、第一ガスエンジン４１、第一発電機５１、及び第一始動・停止装置８１とを具備している。第一ガスエンジン４１と第一発電機５１は直結して配設されており、第一ガスエンジン４１の出力軸の回転により第一発電機５１の磁石またはコイルが回転されることによって発電が可能となる。第一ガスエンジン４１には第一始動・停止装置８１が設けられて、制御装置１８と接続されている。制御装置１８は圧力検出装置１３による検出値が第一エンジン始動圧力Ｖ１以上であると第一ソレノイド７１ａに信号を送り第一電磁弁７１を開き、第一始動・停止装置８１により第一ガスエンジン４１を始動する。第一エンジン駆動最低圧力Ｖ２以下となると第一電磁弁７１を閉じて第一ガスエンジン４１も停止させる。
また、第二ガスエンジン発電機６２は、第二ガスエンジン４２、第二発電機５２、第二始動・停止装置８２とを具備しており、それぞれの構成は第一ガスエンジン発電機６１と同様の構成であるので省略する。
また、第三ガスエンジン発電機６３は、第三ガスエンジン４３、第三発電機５３、第三始動・停止装置８３とを具備しており、それぞれの構成は第一ガスエンジン発電機６１と同様の構成であるので省略する。

＜余剰ガス燃焼装置＞
また、精製装置１２に余剰ガス燃焼装置１７が配管２２を介して連通されている。配管２２には精製装置１２と余剰ガス燃焼装置１７との間に燃焼装置用電磁弁７５が介装され、燃焼装置用電磁弁７５の燃焼装置用ソレノイド７５ａは制御装置１８と接続されている。余剰ガス燃焼装置１７は、第一ガスエンジン４１、第二ガスエンジン４２、及び第三ガスエンジン４３を駆動した時に必要とする以上の余剰バイオガスに含まれるメタンガスを燃焼させることにより二酸化炭素及び水を生成して、環境に負荷を与えず、バイオガスを排出するための装置である。

余剰ガス燃焼装置１７には、点火装置９１が設けられており、制御装置１８と接続されている。点火装置９１は、圧力検出装置１３による検出値がエンジン駆動最大圧力Ｖ７以上であると燃焼装置用ソレノイド７５ａに信号を送り燃焼装置用電磁弁７５を開き、点火装置９１を作動させ、余剰ガスを燃焼させる。また、エンジン駆動最大圧力Ｖ７以下になると、燃焼装置用ソレノイド７５ａに信号を送り燃焼装置用電磁弁７５を閉じて余剰ガス燃焼装置１７を停止させる構成となっている。

また、精製装置１２とガス貯蔵装置１５、第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２、第三ガスエンジン発電機６３、及び余剰ガス燃焼装置１７と連通する配管２２の中途部には、配管２２内のバイオガスの圧力Ｖを計測する圧力検出装置１３が設けられている。前記圧力検出装置１３は検出した圧力Ｖを制御装置１８へと入力する。
また、精製装置１２とガス貯蔵装置１５、第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２、第三ガスエンジン発電機６３、及び余剰ガス燃焼装置１７と連通する配管２２の中途部には、連続モニタリング装置１４が設けられている。連続モニタリング装置１４は精製装置１２によって精製されたバイオガスを連続モニタリングし、有害物質である硫化水素Ｈ２Ｓの濃度Ｃ_Ｈ２Ｓを計測するものである。また、連続モニタリング装置１４はバイオガスに含まれる酸素Ｏ２の濃度Ｃ_Ｏ２を計測するものである。連続モニタリング装置１４は検出した硫化水素の濃度Ｃ_Ｈ２Ｓ及び酸素の濃度Ｃ_Ｏ２を制御装置１８へと入力する。硫化水素の濃度及び酸素の濃度が設定値以上となると、制御装置１８は第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２、及び第三ガスエンジン発電機６３を停止させ、設定値以下となると駆動させる。

＜制御装置＞
次に制御装置１８について説明する。
図２に示すように制御装置１８は入力側に圧力検出装置１３及び連続モニタリング装置１４が接続されており、出力側には第一始動・停止装置８１、第二始動・停止装置８２、第三始動・停止装置８３、点火装置９１、第一ソレノイド７１ａ、第二ソレノイド７２ａ、第三ソレノイド７３ａ、及び燃焼装置用ソレノイド７５ａが接続されている。

＜制御手段＞
次に、制御装置１８による制御の流れについて図３から図５のフローチャートを用いて説明する。
まず、バイオガスの圧力Ｖによる第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２、及び第三ガスエンジン発電機６３の始動・停止制御、及び、余剰ガス燃焼装置１７の点火制御について図３から図４のフローチャートを用いて説明する。
まず、図３に示すように配管２２内のバイオガスの圧力Ｖが第一エンジン始動圧力Ｖ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。バイオガスの圧力Ｖが第一エンジン始動圧力Ｖ１未満であった場合には、第一電磁弁７１、第二電磁弁７２、第三電磁弁７３、及び、燃焼装置用電磁弁７５が閉じられ、引き続きバイオガスの圧力Ｖを圧力検出装置１３で検出して、ステップＳ１０を処理する。バイオガスの圧力Ｖが第一エンジン始動圧力Ｖ１以上であった場合には、第一ガスエンジン発電機６１を駆動するのに十分な圧力があるものと判断し、第一ソレノイド７１ａに信号を送り、第一電磁弁７１を開いて、第一始動・停止装置８１を「ＯＮ」にして、第一ガスエンジン発電機６１を始動させる（ステップＳ２０）。

次に、第一ガスエンジン発電機６１が始動しているときに圧力Ｖが第二エンジン始動圧力Ｖ３以上になっているか否かを判断する（ステップＳ３０）。
圧力Ｖが第二エンジン始動圧力Ｖ３未満である場合には、続いて圧力Ｖが第一エンジン駆動最低圧力Ｖ２以下であるかを判断する（ステップＳ３１）。圧力Ｖが第一エンジン駆動最低圧力Ｖ２より大きい場合には、再びステップＳ３０を行う。また、圧力Ｖが第一エンジン駆動最低圧力Ｖ２以下の場合には、第一ガスエンジン発電機６１の駆動に必要な圧力が供給されていないとして、第一ソレノイド７１ａに信号を送り第一電磁弁７１を閉じて、第一始動・停止装置８１を「ＯＦＦ」にして、第一ガスエンジン発電機６１を停止する（ステップＳ３２）。そして、再びステップＳ１０へ戻る。

また、ステップＳ３０において圧力Ｖが第二エンジン始動圧力Ｖ３以上である場合には、バイオガス中のメタンガスがまだ十分に有り、第二ガスエンジン発電機６２を駆動するのに十分な圧力があるものと判断し、第二ソレノイド７２ａに信号を送り、第二電磁弁７２を開いて、第二始動・停止装置８２を「ＯＮ」にして、第二ガスエンジン発電機６２を始動させる（ステップＳ４０）。

次に第一ガスエンジン発電機６１及び第二ガスエンジン発電機６２が始動しているときに圧力Ｖが第三ガスエンジン発電機６３を始動するのに十分な第三エンジン始動圧力Ｖ５以上になっているか否かを判断する（ステップＳ５０）。
圧力Ｖが第三エンジン始動圧力Ｖ５未満である場合には、続いて圧力Ｖが第二ガスエンジン発電機６２を駆動するのに必要な第二エンジン駆動最低圧力Ｖ４以下であるかを判断する（ステップＳ５１）。圧力Ｖが第二エンジン駆動最低圧力Ｖ４より大きい場合には、再びステップＳ５０を処理する。また、圧力Ｖが第二エンジン駆動最低圧力Ｖ４以下の場合には、第二ガスエンジン発電機６２の駆動に必要な圧力が供給されていないとして、第二ソレノイド７２ａに信号を送り第二電磁弁７２を閉じて、第二始動・停止装置８２を「ＯＦＦ」にして、第二ガスエンジン発電機６２を停止する（ステップＳ５２）。
さらに、圧力Ｖが第一エンジン駆動最低圧力Ｖ２以下であるかを判断する（ステップＳ５３）。圧力Ｖが第一エンジン駆動最低圧力Ｖ２以下である場合には、第一ガスエンジン発電機６１の駆動に必要な圧力が供給されていないとして、ステップＳ３２で、第一ソレノイド７１ａに信号を送り第一電磁弁７１を閉じて、第一始動・停止装置８１を「ＯＦＦ」にして、第一ガスエンジン発電機６１を停止する。ステップＳ３２以降の制御フローは前記と同様であるので省略する。

また、ステップＳ５３において圧力Ｖが第一エンジン駆動最低圧力Ｖ２より大きい場合には、圧力Ｖが第二エンジン始動圧力Ｖ３以上になっているか否かを判断する（ステップＳ５４）。圧力Ｖが第二エンジン始動圧力Ｖ３未満である場合には、ステップＳ５３へ戻り、圧力Ｖが第一エンジン駆動最低圧力Ｖ２以下であるかを判断する。
圧力Ｖが第二エンジン始動圧力Ｖ３以上であった場合には、バイオガス中のメタンガスがまだ十分に有り、第二ガスエンジン発電機６２を駆動するのに十分な圧力があるものと判断し、第二ソレノイド７２ａに信号を送り、第二電磁弁７２を開いて、第二始動・停止装置８２を「ＯＮ」にして、第二ガスエンジン発電機６２を始動させる（ステップＳ４０）。

また、ステップＳ５０において前記圧力Ｖが第三エンジン始動圧力Ｖ５以上である場合には、バイオガス中のメタンガスがまだ十分に有り、第三ガスエンジン発電機６３を駆動するのに十分な圧力があるものと判断し、第三ソレノイド７３ａに信号を送り、第三電磁弁７３を開いて、第三始動・停止装置８３を「ＯＮ」にして、第三ガスエンジン発電機６３を始動させる（ステップＳ６０）。

次に、第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２、及び第三ガスエンジン発電機６３が始動しているときに圧力Ｖがエンジン駆動最大圧力Ｖ７以上になっているか否かを判断する（ステップＳ７０）。
圧力Ｖがエンジン駆動最大圧力Ｖ７未満である場合には、続いて圧力Ｖが第三ガスエンジン発電機６３を駆動するのに必要な第三エンジン駆動最低圧力Ｖ６以下であるかを判断する（ステップＳ７１）。圧力Ｖが第三エンジン駆動最低圧力Ｖ６より大きい場合には、再びステップＳ７０を処理する。また、圧力Ｖが第三エンジン駆動最低圧力Ｖ６以下の場合には、第三ガスエンジン発電機６３の駆動に必要な圧力が供給されていないとして、第三ソレノイド７３ａに信号を送り第三電磁弁７３を閉じて、第三始動・停止装置８３を「ＯＦＦ」にして、第三ガスエンジン発電機６３を停止する（ステップＳ７２）。

さらに、圧力Ｖが第二エンジン駆動最低圧力Ｖ４以下であるかを判断する（ステップＳ７３）。圧力Ｖが第二エンジン駆動最低圧力Ｖ４以下である場合には、第二ガスエンジン発電機６２の駆動に必要な圧力が供給されていないとして、ステップＳ５２で、第二ソレノイド７２ａに信号を送り第二電磁弁７２を閉じて、第二始動・停止装置８２を「ＯＦＦ」にして、第二ガスエンジン発電機６２を停止する。ステップＳ５２以降の制御フローは前記と同様であるので省略する。
また、ステップＳ７３において圧力Ｖが第二エンジン駆動最低圧力Ｖ４より大きい場合には、圧力Ｖが第三エンジン始動圧力Ｖ５以上になっているか否かを判断する（ステップＳ７４）。圧力Ｖが第三エンジン始動圧力Ｖ５未満である場合には、ステップＳ７３へ戻り、圧力Ｖが第二エンジン駆動最低圧力Ｖ４以下であるかを判断する。
圧力Ｖが第三エンジン始動圧力Ｖ５以上であった場合には、バイオガス中のメタンガスがまだ十分に有り、第三ガスエンジン発電機６３を駆動するのに十分な圧力があるものと判断し、第三ソレノイド７３ａに信号を送り、第三電磁弁７３を開いて、第三始動・停止装置８３を「ＯＮ」にして、第三ガスエンジン発電機６３を始動させる（ステップＳ６０）。

また、ステップＳ７０において前記圧力Ｖがエンジン駆動最大圧力Ｖ７以上である場合には、第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２及び第三ガスエンジン発電機６３の駆動に必要なバイオガス中のメタンガス以上の余剰ガスが発生しているものと判断し、燃焼装置用ソレノイド７５ａに信号を送り燃焼装置用電磁弁７５を開いて、点火装置９１を「ＯＮ」にして余剰ガス燃焼装置１７を始動させる（ステップＳ８０）。

次に、第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２、第三ガスエンジン発電機６３、及び余剰ガス燃焼装置１７が始動しているときに圧力Ｖがエンジン駆動最大圧力Ｖ７以下になっているか否かを判断する（ステップＳ９０）。
圧力Ｖがエンジン駆動最大圧力Ｖ７より大きい場合には、引き続きバイオガスの圧力Ｖを圧力検出装置１３で検出して、ステップＳ９０を処理する。圧力Ｖがエンジン駆動最大圧力Ｖ７以下の場合には、第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２、及び第三ガスエンジン発電機６３の駆動に必要なバイオガス中のメタンガス以上のガスが発生していないとして、燃焼装置用ソレノイド７５ａに信号を送り燃焼装置用電磁弁７５を閉じて、余剰ガス燃焼装置１７を停止する（ステップＳ９２）。

さらに、圧力Ｖが第三エンジン駆動最低圧力Ｖ６以下であるかを判断する（ステップＳ９３）。圧力Ｖが第三エンジン駆動最低圧力Ｖ６以下である場合には、第三ガスエンジン発電機６３の駆動に必要な圧力が供給されていないとして、ステップＳ７２で、第三ソレノイド７３ａに信号を送り第三電磁弁７３を閉じて、第三始動・停止装置８３を「ＯＦＦ」にして、第三ガスエンジン発電機６３を停止する。ステップＳ７２以降の制御フローは前記と同様であるので省略する。
また、ステップＳ９３において圧力Ｖが第三エンジン駆動最低圧力Ｖ６より大きい場合には、圧力Ｖがエンジン駆動最大圧力Ｖ７以上になっているか否かを判断する（ステップＳ９４）。圧力Ｖがエンジン駆動最大圧力Ｖ７未満である場合には、ステップＳ９３へ戻り、圧力Ｖが第三エンジン駆動最低圧力Ｖ６以下であるかを判断する。
ステップＳ９４において前記圧力Ｖがエンジン駆動最大圧力Ｖ７以上である場合には、第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２及び第三ガスエンジン発電機６３の駆動に必要なバイオガス中のメタンガス以上のガスが発生しているものと判断し、燃焼装置用ソレノイド７５ａに信号を送り燃焼装置用電磁弁７５を開いて、点火装置９１を「ＯＮ」にして余剰ガス燃焼装置１７を始動させる（ステップＳ８０）。

なお、第一エンジン始動圧力Ｖ１、第二エンジン始動圧力Ｖ３、第三エンジン始動圧力Ｖ５、第一エンジン駆動最低圧力Ｖ２、第二エンジン駆動最低圧力Ｖ４、第三エンジン駆動最低圧力Ｖ６、及びエンジン駆動最大圧力Ｖ７は制御装置１８の記憶手段に記憶され、設定操作手段によりそれぞれの値を変更可能に構成している。また、第一エンジン始動圧力Ｖ１、第二エンジン始動圧力Ｖ３、及び第三エンジン始動圧力Ｖ５は同じ値とすることもできる。また、第一エンジン駆動最低圧力Ｖ２、第二エンジン駆動最低圧力Ｖ４、及び第三エンジン駆動最低圧力Ｖ６は同じ値とすることもできる。また、第一エンジン始動圧力Ｖ１は第一エンジン駆動最低圧力Ｖ２よりも大きい値である。同様に、第二エンジン始動圧力Ｖ３は第二エンジン駆動最低圧力Ｖ４よりも大きい値である。また、第三エンジン始動圧力Ｖ５は第三エンジン駆動最低圧力Ｖ６よりも大きい値である。

このように構成することにより、バイオガスの供給量に合わせて、該供給量で駆動することができる最大の台数のガスエンジン発電機を駆動させることができる。また、全てのガスエンジン発電機が駆動している時に、必要とする以上のバイオガスが供給された場合には、その余剰バイオガス中のメタンガスを余剰ガス燃焼装置１７によって燃焼させるため、環境負荷の高いメタンガスを空気中に排出することを防止できる。
また、バイオガスの圧力が個々のガスエンジン発電機のガスエンジン駆動最低圧力以下である場合には、個々のガスエンジン発電機の回転不足により所望電圧が得られなかったり、電圧変動が生じたりすることを防止することが出来る。

本実施例のバイオガス発電装置１は、三台のガスエンジン発電機を具備しているが、ガスエンジン発電機の数はこれに限定するものではなく、例えば、四台目、五台目のガスエンジン発電機を具備する構成とすることも可能である。
この場合、前記ステップＳ７０とステップＳ８０との間にステップＳ４０からステップＳ６０と同様の処理を行うことで四台目以降のガスエンジン発電機を制御することができる。

次に連続モニタリング装置１４による制御について説明する。
連続モニタリング装置１４による制御は、連続モニタリング装置１４によって計測された硫化水素の濃度Ｃ_Ｈ２Ｓ及び酸素の濃度Ｃ_Ｏ２をモニタリングし、該計測値より第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２及び第三ガスエンジン発電機６３及び余剰ガス燃焼装置１７を緊急停止するものである。

まず、図５に示すように、連続モニタリング装置１４により硫化水素の濃度Ｃ_Ｈ２Ｓ及び酸素の濃度Ｃ_Ｏ２が第一設定濃度Ｃ１または第二設定濃度Ｃ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ２１０）。硫化水素の濃度Ｃ_Ｈ２Ｓが第一設定濃度Ｃ１未満であり、かつ、酸素の濃度Ｃ_Ｏ２が第二設定濃度Ｃ２未満ならば、継続して連続モニタリング装置１４によってモニタリングを行い、ステップＳ２１０のループ処理を行う。一方、硫化水素の濃度Ｃ_Ｈ２Ｓが第一設定濃度Ｃ１以上、または、酸素の濃度Ｃ_Ｏ２が第二設定濃度Ｃ２以上ならば、第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２、第三ガスエンジン発電機６３、及び余剰ガス燃焼装置を緊急停止する（ステップＳ２２０）。

このように構成することにより、精製装置１２に何らかの不具合が生じた場合であっても、人体に有害な硫化水素が残存しているバイオガスを排出することを防止し、また、硫化水素が第一ガスエンジン発電機６１、第二ガスエンジン発電機６２、第三ガスエンジン発電機６３内に流入するのを防ぐことが可能となる。また、酸素が混合している場合に前記バイオガス発電装置１を停止することにより、メタンガスと酸素の混合による爆発の可能性を防止する。また、酸素と精製装置１２内の反応済みの脱硫剤（酸化鉄）が反応して発熱するのを防止する。

１バイオガス発電装置
１１メタン発酵槽
１２精製装置
１３圧力検出装置
１４連続モニタリング装置
１５ガス貯蔵装置
１７余剰ガス燃焼装置
１８制御装置
４１第一ガスエンジン
４２第二ガスエンジン
４３第三ガスエンジン
５１第一発電機
５２第二発電機
５３第三発電機
６１第一ガスエンジン発電機
６２第二ガスエンジン発電機
６３第三ガスエンジン発電機

Claims

有機廃棄物よりメタンガスを主成分とするバイオガスを発生させるメタン発酵槽と、
前記メタン発酵槽で発生したバイオガスから有害な気体を分離して除去する精製装置と、
有害な気体及び酸素の濃度を連続的に確認する連続モニタリング装置と、
前記バイオガスの圧力を検出する圧力検出装置と、
前記メタン発酵槽から発生したバイオガスを貯蔵するガス貯蔵装置と、
前記ガス貯蔵装置から供給されるバイオガスと空気とを燃焼させて、ガスエンジンを駆動して発電機を駆動させる複数のガスエンジン発電機と、
前記ガスエンジン発電機への余剰バイオガスを燃焼させる余剰ガス燃焼装置と、
前記圧力検出装置の検出値、及び連続モニタリング装置の計測値を入力してガスエンジン発電機と余剰ガス燃焼装置の始動及び停止を制御する制御装置と、
を具備するバイオガス発電装置において、
前記制御装置によって、
前記圧力検出装置で検出したバイオガスの圧力を予め設定したエンジン始動圧力、エンジン駆動最大圧力、エンジン駆動最低圧力と照合して、
前記バイオガスの圧力がエンジン始動圧力以上になった場合は、当該バイオガス中のメタンガスで駆動することができる最大の台数のガスエンジン発電機を駆動し、
全ての台数のガスエンジン発電機を駆動している状態で、前記バイオガスの圧力がエンジン駆動最大圧力以上になった場合は、余剰ガス燃焼装置を駆動し、
前記バイオガスの圧力がエンジン駆動最低圧力以下になった場合には、余剰ガス燃焼装置及び当該バイオガス中のメタンガスで駆動することができないガスエンジン発電機を停止する、
ように制御することを特徴とするバイオガス発電装置。