JP2015081591A - 混焼システム及び燃料ガス混合ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】混焼システム及びその混焼システムに設けられる混合機構部として構成された燃料ガス混合ユニットにおいて、混合機構部側と燃焼装置側との間の通信インターフェースを必要とせずに、燃焼装置に供給される燃料ガスにおける主燃料ガスに対するバイオガスの混合率を安定したものに維持して、燃焼装置の安定運転を確保しながら運転コストの削減効果を享受する。
【解決手段】混合機構部１０が、主管路１２におけるバイオガス導入孔２１よりも上流側に配置され、当該主管路１２における主燃料ガス流入部１１へ向かうガス流を阻止する逆止弁１３と、バイオガス管路１８に配置され、均圧部１９ａと出口側との圧力バランスを維持するように開度が変動する均圧弁１９と、を備えて構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料ガスを燃焼させて作動する燃焼装置と、主燃料ガスにバイオガスを混合して燃料ガスを生成し、当該生成した燃料ガスを燃焼装置に供給する混合機構部と、を備えた混焼システム、及び、その混合機構部として構成される燃料ガス混合ユニットに関する。

近年、オンサイトで発生するバイオガスを、天然ガスなどの主燃料ガスに適宜混合して燃料ガスを生成し、その燃料ガスを発電機駆動用エンジンなどの燃焼装置に供給して燃焼させる混焼システムが提案されている（例えば特許文献１及び２を参照。）。
この種の混焼システムには、ガス導管などの主燃料ガス供給元が接続される主燃料ガス流入部から取り入れた主燃料ガスを燃料ガス流出部に導く主管路と、バイオガス貯蔵タンクなどが接続されるバイオガス流入部から取り入れたバイオガスを主管路に配置されたバイオガス導入孔に導くバイオガス管路とを備えて、燃料ガス流出部から流出する燃料ガスを燃焼装置に供給する混合機構部が設けられている。
そして、かかる混焼システムによれば、安価に入手可能なバイオガスの利用を促進し、燃焼装置の運転コストの削減を図ることができる。

混焼システムの混合機構部では、燃焼装置の安定運転を確保しながら運転コストの削減効果を享受するべく、燃焼装置に供給される燃料ガスにおける主燃料ガスに対するバイオガスの混合率を安定させる必要がある。
即ち、バイオガスの混合率が大きすぎると、そのバイオガスの発熱量が不安定であることから、燃焼装置の運転が不安定になる。逆に、バイオガスの混合率が小さすぎると、安価なバイオガスの利用による燃焼装置の運転コストの削減効果を十分に享受できなくなる。

そこで、従来の混焼システムの混合機構部では、バイオガスが通流するバイオガス管路に、燃焼装置の運転を制御する燃焼装置制御部からの電気信号により開度制御可能な制御弁を設置し、その燃焼装置制御部により、その制御弁の開度を燃焼装置の出力に基づいて制御するように構成されている。
即ち、かかる燃焼装置制御部は、燃焼装置の出力が増加して、当該燃焼装置への主燃料ガスの供給量が増加する場合には、バイオガス管路に設けられた制御弁の開度を拡大して、その主燃料ガスの供給量の増加に合わせて当該主燃料ガスへのバイオガスの混合量を増加させ、逆に、燃焼装置の出力が減少して、当該燃焼装置への主燃料ガスの供給量が減少する場合には、バイオガス管路に設けられた制御弁の開度を縮小して、その主燃料ガスの供給量の減少に合わせて当該主燃料ガスへのバイオガスの混合量を減少させ、このことで、主燃料ガスに対するバイオガスの混合率が安定する。

また、天然ガスのみで作動する既存の燃焼装置を利用して、バイオガスの利用促進を図るべく、上述のような混合機構部を燃料ガス混合ユニットとしてユニット化し、既存の燃焼装置に燃料ガス混合ユニットを装備するだけで混焼システムを構築できるようにすることが検討されている。

特開２０１１−１５７８６０号公報 特開２０１１−２１４４９１号公報

上述したように、従来の混焼システムの混合機構部では、バイオガス管路に設けられた制御弁の開度を制御する必要があるので、混合機構部側と燃焼装置側との間で電気信号の入出力を行うための通信インターフェースを設ける必要がある。特に、その混合機構部を燃料ガス混合ユニットとしてユニット化して、既存の燃焼装置に対して装備する場合には、その通信インターフェースを設けるために、煩雑で高額な改造を必要とする場合がある。
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、混焼システム及びその混焼システムに設けられる混合機構部として構成された燃料ガス混合ユニットにおいて、混合機構部側と燃焼装置側との間の通信インターフェースを必要とせずに、燃焼装置に供給される燃料ガスにおける主燃料ガスに対するバイオガスの混合率を安定したものに維持して、燃焼装置の安定運転を確保しながら運転コストの削減効果を享受することができる技術を提供する点にある。

この目的を達成するための本発明に係る混焼システムは、
燃料ガスを燃焼させて作動すると共に当該燃料ガスの供給量調整により出力が制御される燃焼装置と、
主燃料ガス流入部から取り入れた主燃料ガスを燃料ガス流出部に導く主管路と、バイオガス流入部から取り入れたバイオガスを前記主管路に開口するバイオガス導入孔に導くバイオガス管路と、を備えて、前記燃料ガス流出部から流出する燃料ガスを前記燃焼装置に供給する混合機構部と、を備えた混焼システムであって、
その特徴構成は、
前記混合機構部が、
前記主管路における前記バイオガス導入孔よりも上流側に配置され、当該主管路における前記主燃料ガス流入部へ向かうガス流を阻止する逆止弁と、
前記バイオガス管路に配置され、均圧部と出口側との圧力バランスを維持するように開度が変動する均圧弁と、を備えて構成されている点にある。

本特徴構成を有する混焼システムによれば、バイオガス導入孔と主燃料ガス流入部との間に上記逆止弁が配置されて、当該主管路における主燃料ガス流入部へ向かうガス流が阻止されるので、バイオガス導入孔から主管路に流入したバイオガスが主燃料ガス流入部を介してガス導管などの主燃料ガス供給元側に逆流することを防止することができる。
更に、バイオガス導入孔と主燃料ガス流入部との間に配置された上記逆止弁では、燃料ガス流出部に向かう主燃焼ガスの流れが許容されると共に、その主燃料ガスの流れに対して流量に応じた圧力損失が付加される。よって、主管路におけるバイオガス導入孔付近の圧力は主燃料ガスの流量が増加するほど低くなる傾向で低下し、そのバイオガス導入孔と連通するバイオガス管路における均圧弁の出口側圧力も同様に低下する。
すると、バイオガス管路に配置された均圧弁では、そのように主燃料ガスの流量の増加に伴って低下する出口側圧力について、略均一に保たれた均圧部の圧力に対する圧力バランスが維持されるように、その開度が主燃料ガスの流量が増加するほど拡大する傾向で自動的に変化する。よって、その均圧弁からバイオガス導入孔を介して主管路を通流する主燃料ガスに混合されるバイオガスの流量は、主燃料ガスの流量が増加するほど増加する傾向で自動的に変化することになる。
従って、かかる混合機構部を備えた本発明に係る混焼システムによれば、燃焼装置側との間で燃焼装置の出力等に関する通信を行うことなく、燃焼装置に供給される燃料ガスにおける主燃料ガスに対するバイオガスの混合率を安定したものに維持することができ、結果、燃焼装置の安定運転を確保しながら運転コストの削減効果を享受することができる。

本発明に係る混焼システムの更なる特徴構成は、
前記均圧弁の均圧部が、前記主管路における前記逆止弁よりも上流側に接続されている点にある。

本特徴構成を有する混焼システムによれば、均圧弁の均圧部を、比較的安定して高圧に維持された主管路における逆止弁の上流側に接続することで、燃焼装置に供給される燃料ガスにおける主燃料ガスに対するバイオガスの混合率を一層安定したものに維持することができる。
即ち、主管路における逆止弁の上流側の圧力は、その箇所が圧力管理を施されたガス導管などの主燃料ガス供給元に連通することにより、安定したものとなる。更に、主管路における逆止弁の上流側の圧力は、当該逆止弁が主燃料ガスの流れに対して付加する圧力損失により、その逆止弁の下流側のバイオガス導入孔に連通するバイオガス管路における均圧弁の出口側圧力に対して比較的高い状態となる。
そして、バイオガス管路に配置された均圧弁では、その主管路における逆止弁の上流側に接続された均圧部の圧力が比較的安定して高圧に維持されることで、その均圧部と出口側との圧力差が比較的大きくなるので、主燃料ガスの流量変化に伴う出口側圧力の変化が比較的大きな圧力差の変化として明確に捉えられることになる。
よって、バイオガスが通流するバイオガス管路に配置された均圧弁の開度が、主燃料ガスの流量変化に伴い正確に変動することになるので、結果、主燃料ガスに対するバイオガスの混合率が一層安定したものに維持される。

本発明に係る混焼システムの更なる特徴構成は、
前記主管路における前記逆止弁と前記バイオガス導入孔との間に配置され、当該主管路におけるガス流に圧力損失を付加する圧力損失付加部を備えた点にある。

本特徴構成を有する混焼システムによれば、主管路を通流する主燃料ガスの流れに対して、逆止弁に加えて圧力損失付加部により、比較的大きな圧力損失が付加されるので、その下流側のバイオガス導入孔に連通するバイオガス管路における均圧弁の出口側圧力は、主燃料ガスの流量の増加に伴って比較的大幅に低下する。すると、主管路における主燃料ガスの流量の増加に伴って、バイオガス管路に配置された均圧弁における均圧部に対する出口側の圧力差が比較的大幅に拡大する。
よって、バイオガスが通流するバイオガス管路に配置された均圧弁の開度が、主燃料ガスの流量変化に伴い正確に変動し、結果、主燃料ガスに対するバイオガスの混合率が一層安定したものに維持される。

本発明に係る混焼システムの更なる特徴構成は、
前記バイオガス管路における前記均圧弁と前記バイオガス導入孔との間に配置され、開度調整可能な調整弁を備えた点にある。

本特徴構成を有する混焼システムによれば、バイオガス管路において均圧弁とバイオガス導入孔との間に配置された上記調整弁の開度を調整することにより、バイオガス導入孔を介して主管路を通流する主燃料ガスに混合されるバイオガスの流量を調整することができ、結果、バイオガス管路に配置された均圧弁により安定したものに維持される主燃料ガスに対するバイオガスの混合率を、所望の混合率に調整することができる。

本発明に係る混焼システムの更なる特徴構成は、
バイオガス供給元から前記バイオガス流入部へのバイオガスの供給を断続可能な切替弁を備え、
前記燃焼装置が、前記切替弁を閉弁して前記燃焼装置に主燃料ガスのみを供給して燃焼させる専焼モードと、前記切替弁を開弁して前記燃焼装置に主燃料ガスとバイオガスとを混合してなる混合ガスを供給して燃焼させる混焼モードとの間で、燃焼モードを切り替え自在に構成されている点にある。

本特徴構成を有する混焼システムによれば、バイオガス供給元側に配置された切替弁を開閉操作するだけで、燃焼装置の燃焼モードを上記専焼モードと上記混焼モードとの間で切り替えることができる。
即ち、上記切替弁を開弁することで、バイオガス供給元から混合機構部のバイオガス管路へのバイオガスの供給が継続され、その混合機構部において安定した混合率で混合された主燃料ガスと副燃料ガスとの混合ガスが燃料ガス流出部から流出する。よって、その混合ガスが燃焼装置に供給され燃焼する所謂混焼モードでの運転が実行されることになる。一方、上記切替弁を閉弁することで、バイオガス供給元から混合機構部のバイオガス管路へのバイオガスの供給が停止され、その混合機構部において主燃料ガスがそのまま燃料ガス流出部から流出する。よって、その主燃料ガスが燃焼装置に供給され燃焼する所謂専焼モードでの運転が実行されることになる。
更に、バイオガス供給元におけるバイオガスの貯留量が多い場合には、バイオガスの積極的な利用を図るべく、燃焼装置の燃焼モードを混焼モードに切り替え、逆に、バイオガス供給元におけるバイオガスの貯留量が少ない場合には、バイオガス供給元でのバイオガスの貯留量確保を優先して、燃焼装置の燃焼モードを専焼モードに切り替えるなど、状況に応じて燃焼モードを自動的に切り替えるように構成しても構わない。

本発明に係る混焼システムの更なる特徴構成は、
前記燃焼装置が、発電機駆動用のガスエンジンである点にある。

本特徴構成を有する混焼システムによれば、燃焼装置が発電機駆動用のガスエンジンとした場合でも、上述したようにガスエンジンに供給される燃料ガスにおける主燃料ガスに対するバイオガスの混合率を安定したものに維持できるので、ガスエンジンの安定運転を確保して発電電力の安定した供給を実現すると共に、バイオガスの利用促進による発電コストの削減効果を享受することができる。

本発明に係る混焼システムの更なる特徴構成は、
前記主管路に配置され、前記主管路を縮径する絞り部に前記バイオガス導入孔を設けてなるベンチュリー式ミキサを備えた点にある。

本特徴構成を有する混焼システムによれば、主管路に当該主管路を縮径する絞り部を有するベンチュリー式ミキサを設け、バイオガス導入孔をそのベンチュリー式ミキサの絞り部に設けることで、絞り部を高速で通過する主燃料ガスの速度エネルギにより吸引力が発生してバイオガス導入孔からバイオガスが誘引されるので、そのバイオガス導入孔に連通するバイオガス管路における均圧弁の出口側圧力が一層低下する。すると、主管路における主燃料ガスの流量の増加に伴って、バイオガス管路に配置された均圧弁における均圧部に対する出口側の圧力差が比較的大幅に拡大する。
よって、バイオガスが通流するバイオガス管路に配置された均圧弁の開度が、主燃料ガスの流量変化に伴い正確に変動し、結果、主燃料ガスに対するバイオガスの混合率が一層安定したものに維持される。

この目的を達成するための本発明に係る燃料ガス混合ユニットは、
燃料ガスを燃焼させて作動すると共に当該燃料ガスの供給量調整により出力が制御される燃焼装置に対して装備され、
主燃料ガス流入部から取り入れた主燃料ガスを燃料ガス流出部に導く主管路と、バイオガス流入部から取り入れたバイオガスを前記主管路に開口するバイオガス導入孔に導くバイオガス管路と、を備えて、前記燃料ガス流出部から流出する燃料ガスを前記燃焼装置に供給する燃料ガス混合ユニットであって、
その特徴構成は、
これまで説明した本発明に係る混焼システムを構成する前記混合機構部をユニット化して構成されている点にある。

本特徴構成を有する燃料ガス混合ユニットによれば、これまで説明した本発明に係る混焼システムが備える混合機構部として構成されているので、燃焼装置側との間の通信インターフェースを設けるという煩雑で高額な改造を必要とせずに、燃焼装置に対して装備することができ、更に、このように燃焼装置に対して装備することで、燃焼装置に供給される燃料ガスにおける主燃料ガスに対するバイオガスの混合率を安定したものに維持して、燃焼装置の安定運転を確保しながら運転コストの削減効果を享受することができる。

第１実施形態の混焼システム及び燃料ガス混合ユニットの概略構成図 第２実施形態の混焼システム及び燃料ガス混合ユニットの概略構成図

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態について図１に基づいて説明する。
図１に示す混焼システム１００は、発電機３１の駆動用のガスエンジン３０（燃焼装置の一例）と、このガスエンジン３０の運転を制御するコンピュータからなる制御装置３５とを備え、更に、このガスエンジン３０に対して装備する形態で、天然ガス系都市ガス１３Ａである主燃料ガスＧ１にバイオガスＧ２を混合して燃料ガスＧを生成し、当該生成した燃料ガスＧをガスエンジン３０に供給する混合機構部として構成された燃料ガス混合ユニット１０を備える。
尚、本実施形態では、天然ガス系都市ガス１３Ａを主燃料ガスＧ１として利用するが、例えば、ＬＰＧ（液化石油ガス）などのように、ガスエンジン３０に対して安定供給可能な他の燃料ガスを主燃料ガスＧ１としても構わない。

このガスエンジン３０は、詳細な図示は省略するが、燃料ガスＧと燃焼用空気との混合気を燃焼室で燃焼させて作動し、発電機３１を回転駆動するための回転動力を出力する一般的な内燃機関として構成されている。更に、ガスエンジン３０は、制御装置３５により、スロットルバルブの開度調整等により、燃料ガスＧの供給量調整が行われて出力が制御される。具体的に、ガスエンジン３０の出力は、発電機３１の発電電力として計測され、制御装置３５は、この発電電力が、電力需要等に応じて設定された目標発電電力に維持されるように、ガスエンジン３０への燃料ガスＧの供給量を調整する。

（燃料ガス混合ユニット）
次に、燃料ガス混合ユニット１０の詳細構成について説明する。
かかる燃料ガス混合ユニット１０は、ガスエンジン３０側の制御装置３５との間の通信インターフェースを必要とせずに、ガスエンジン３０に供給される燃料ガスＧにおける主燃料ガスＧ１に対するバイオガスＧ２の混合率を安定したものに維持して、ガスエンジン３０の安定運転を確保しながら、ガスエンジン３０の運転コスト、即ち発電コストの削減効果を享受するものとして設けられている。

具体的に燃料ガス混合ユニット１０には、外部との配管インターフェースとして、主燃料ガス供給元としてのガス導管１に連通する主燃料ガス供給管２が接続される主燃料ガス流入部１１、バイオガス供給元としてのバイオガス貯留タンク３に連通するバイオガス供給管４が接続されるバイオガス流入部１７、ガスエンジン３０に燃料ガスＧを供給する燃料ガス供給管２９が接続される燃料ガス流出部１５とが設けられており、それ以外の電気的な通信を行うための通信インターフェースについては特に設けられていない。
そして、燃料ガス混合ユニット１０は、主燃料ガス流入部１１から取り入れた主燃料ガスＧ１を燃料ガス流出部１５に導く主管路１２と、バイオガス流入部１７から取り入れたバイオガスＧ２を主管路１２に開口するバイオガス導入孔２１に導くバイオガス管路１８とを備え、燃料ガス流出部１５から流出する燃料ガスＧをガスエンジン３０に供給する混合機構部として機能する。
尚、バイオガス管路１８のバイオガス導入孔２１側の端部と主管路１２との接続は、Ｔ型継手などの単純な継手により行われている。
そして、主管路１２には、上流側から順に、逆止弁１３とオリフィス１４（圧力損失付加部の一例）とバイオガス導入孔２１とが配置されており、一方、バイオガス管路１８には、上流側から順に、均圧弁１９と調整弁２０とが配置されている。

主管路１２においてバイオガス導入孔２１よりも上流側に配置された逆止弁１３は、主管路１２における主燃料ガス流入部１１へ向かうガス流を阻止するように作動する。
よって、ガスエンジン３０の作動が停止し、燃料ガスＧのガスエンジン３０への供給が停止することで、主管路１２におけるバイオガス導入孔２１の圧力が主燃料ガス流入部１１の圧力よりも高くなる場合でも、主管路１２における主燃料ガス流入部１１へ向かうガス流が阻止されて、バイオガス導入孔２１から主管路１２に流入したバイオガスＧ２が主燃料ガス流入部１１を介してガス導管１側に逆流することが防止されている。

更に、この逆止弁１３としては、全開時に弁体が流路内に残らないスイング式のものを利用することができるが、本実施形態では、全開時に弁体が流路内に残るディスク式のものが設けられている。
よって、逆止弁１３は、主管路１２における燃料ガス流出部１５へ向かうガス流を許容するように弁体を開くように作動するが、その弁体が流路内に残ることにより、そのガス流に対して比較的大きな圧力損失を付加するものとなる。
よって、主管路１２におけるバイオガス導入孔２１付近の圧力は、主燃料ガスＧ１の流量が増加するほど低くなる傾向で低下し、そのバイオガス導入孔２１と連通するバイオガス管路１８における均圧弁１９の出口側の圧力である出口側圧力Ｐ２も同様に、主燃料ガスＧ１の流量が増加するほど低くなる傾向で低下することになる。

一方、バイオガス管路１８に配置された均圧弁１９は、均圧部としての均圧路１９ａを通じて導入される圧力である均圧部圧力Ｐ１と、出口側（即ち、バイオガス管路１８における均圧弁１９の直下流側）の圧力である出口側圧力Ｐ２との圧力バランスを、所望の圧力バランスに維持されるように、開度が自動的に調整される一般的な均圧弁として構成されている。詳しくは、均圧弁１９は、均圧部圧力Ｐ１を基準に出口側圧力Ｐ２が低下するほど開度を拡大して、均圧弁１９を通流するバイオガスＧ２の流量を増加するように作動する。
即ち、均圧弁１９では、主燃料ガスＧ１の流量の増加に伴って低下する出口側圧力Ｐ２について、略均一に保たれた均圧部圧力Ｐ１に対する圧力バランスが維持されるように、その開度が主燃料ガスＧ１の流量が増加するほど拡大する傾向で自動的に変化することになる。よって、均圧弁１９からバイオガス導入孔２１を介して主管路１２を通流する主燃料ガスＧ１に混合されるバイオガスＧ２の流量は、主管路１２における主燃料ガスＧ１の流量が増加するほど増加する傾向で自動的に変化することになり、結果、ガスエンジン３０に供給される燃料ガスＧにおいて、主燃料ガスＧ１に対するバイオガスの混合率が安定したものに維持されることになる。

更に、均圧弁１９の均圧路１９ａは、主管路１２における逆止弁１３よりも上流側の箇所に接続されている。また、この主管路１２における逆止弁１３よりも上流側の箇所は、圧力管理が施されたガス導管１に主燃料ガス供給管２を介して連通しているので、その箇所の圧力は比較的高い状態で安定したものとなる。
よって、均圧弁１９に対して均圧路１９ａを通じて導入される均圧部圧力Ｐ１は比較的安定して高圧に維持されることになる。

すると、均圧弁１９において、均圧部圧力Ｐ１と出口側圧力Ｐ２との圧力差が比較的大きくなり、主燃料ガスＧ１の流量変化に伴う出口側圧力Ｐ２の変化が比較的大きな圧力差の変化として明確に捉えられることになる。
結果、バイオガスＧ２が通流するバイオガス管路１８に配置された均圧弁１９の開度が、主燃料ガスＧ１の流量変化に伴い正確に変動することになって、主燃料ガスＧ１に対するバイオガスＧ２の混合率が一層安定したものに維持される。

主管路１２において、オリフィス１４は、逆止弁１３とバイオガス導入孔２１との間に配置されており、当該主管路１２におけるガス流に圧力損失を付加する圧力損失付加部として機能する。
この種のオリフィス１４は、上流側及び下流側の流路に夫々接続される一対のフランジにより、その流路よりも小さい絞り孔を穿設したオリフィスプレートを挟持してなる一般的なオリフィスとして構成されている。
主管路１２において、逆止弁１３に加えてこのようなオリフィス１４を配置することにより、主管路１２を通流する主燃料ガスＧ１の流れに対して、比較的大きな圧力損失が付加されることになる。よって、その下流側のバイオガス導入孔２１に連通するバイオガス管路１８における均圧弁１９の出口側圧力Ｐ２を一層大幅に低下させることができる。
尚、圧力損失付加部としては、オリフィス１４以外であっても、主管路１２におけるガス流に圧力損失を付加するものであればよい。また、逆止弁１３により付加される圧力損失が比較的大きく、逆止弁１３を設けただけで均圧弁１９の出口側圧力Ｐ２を十分に低下させることができる場合には、このオリフィス１４を省略しても構わない。

一方、バイオガス管路１８において均圧弁１９とバイオガス導入孔２１との間に配置された調整弁２０は、開度調整可能な一般的なニードルバルブ等で構成されている。
即ち、この調整弁２０の開度を手動で調整することにより、バイオガス導入孔２１を介して主管路１２を通流する主燃料ガスＧ１に混合されるバイオガスＧ２の流量を調整することができる。よって、調整弁２０の開度調整を行うことで、バイオガス管路１８に配置された均圧弁１９により安定したものに維持される主燃料ガスＧ１に対するバイオガスＧ２の混合率を、例えば１０％程度の所望の混合率に調整することができる。
尚、主燃料ガスＧ１に対するバイオガスＧ２の混合率を調整する必要がない場合には、この調整弁２０を省略することができ、更には、バイオガス管路１８に設けたオリフィスやバイオガス導入孔２１の口径を適切なものに設定して、主燃料ガスＧ１に対するバイオガスＧ２の混合率を所望の混合率に設定することもできる。

（燃焼モード切替制御）
次に、制御装置３５により実行される燃焼モード切替制御について説明する。
バイオガス供給管４には、バイオガス貯留タンク３から燃料ガス混合ユニット１０のバイオガス流入部１７へのバイオガスＧ２の供給を断続可能な切替弁６が設けられている。
この切替弁６は、電磁駆動式の開閉弁で構成されており、制御装置３５は、その切替弁６の開閉制御を行うことで、ガスエンジン３０の燃焼モードを、後述する専焼モードと混焼モードとの間で切り替え自在に構成されている。
専焼モードとは、切替弁６を閉弁してガスエンジン３０に主燃料ガスＧ１のみを供給して燃焼させる燃焼モードである。即ち、切替弁６を閉弁することで、燃料ガス混合ユニット１０のバイオガス管路１８に対するバイオガスＧ２の供給が停止される。よって、主管路１２に供給された主燃料ガスＧ１のみが燃料ガス流出部１５から流出し、その主燃料ガスＧ１が燃料ガスＧとしてガスエンジン３０に供給され燃焼することになる。
一方、混焼モードとは、切替弁６を開弁してガスエンジン３０に主燃料ガスＧ１とバイオガスＧ２とを混合してなる混合ガスを供給して燃焼させる燃焼モードである。即ち、切替弁６を開弁することで、燃料ガス混合ユニット１０のバイオガス管路１８に対するバイオガスＧ２の供給が継続される。よって、主管路１２に供給された主燃料ガスＧ１に対してバイオガス導入孔２１から適切且つ安定した混合率でバイオガスＧ２が混合されることになり、その混合ガスが燃料ガスＧとしてガスエンジン３０に供給され燃焼することになる。

そして、制御装置３５は、バイオガスＧ２の適切な利用を図るべく、バイオガス貯留タンク３におけるバイオガスＧ２の貯留量に基づいて、ガスエンジン３０の燃焼モードを専焼モードと混焼モードとの間で切り替える燃焼モード切替制御を実行する。
具体的に、バイオガス貯留タンク３の出口側、即ちバイオガス供給管４の切替弁６の上流側には、バイオガスＧ２の供給圧力を計測する圧力センサ５が設けられている。この圧力センサ５の検出結果が入力された制御装置３５は、圧力センサ５で検出されたバイオガスＧ２の供給圧力が設定圧力よりも低い場合には、バイオガス貯留タンク３におけるバイオガス貯留量が許容量を下回っていると判定し、逆に、圧力センサ５で検出されたバイオガスＧ２の供給圧力が設定圧力よりも高い場合には、バイオガス貯留タンク３におけるバイオガス貯留量が許容量以上であると判断する判定で、バイオガス貯留タンク３におけるバイオガスＧ２の貯留量を判定する。
そして、制御装置３５は、バイオガス貯留量が許容量以上であると判定した場合には、バイオガスＧ２の積極的な利用を図るべく、ガスエンジン３０の燃焼モードを混焼モードに切り替え、逆に、バイオガス貯留量が許容量を下回っている場合には、バイオガス貯留タンク３でのバイオガスＧ２の貯留量確保を優先して、ガスエンジン３０の燃焼モードを専焼モードに切り替える形態で、燃焼モード切替制御を実行することができる。
尚、バイオガス貯留タンク３におけるバイオガスＧ２の貯留量が常時十分にあり、バイオガスＧ２の供給圧力が常時設定圧力以上である場合には、このようなバイオガス貯留量に基づく燃焼モード切替制御を省略しても構わない。

更に、制御装置３５は、ガスエンジン３０を安定且つ迅速に起動するべく、ガスエンジン３０の起動状態に基づいて、ガスエンジン３０の燃焼モードを専焼モードと混焼モードとの間で切り替える燃焼モード切替制御を実行する。
具体的に、制御装置３５は、ガスエンジン３０を起動し暖気が完了するまでの間は、ガスエンジン３０の燃焼モードを、上記バイオガスＧ２の貯留量に関係なく専焼モードに切り替えて、混焼モードでの運転を禁止する。すると、ガスエンジン３０には、バイオガスＧ２に比べて発熱量が安定して高い状態に維持された主燃料ガスＧ１のみが燃料ガスＧとして供給されることになるので、ガスエンジン３０を安定して起動すると共に、起動後の暖気を促進させることができる。
そして、制御装置３５は、ガスエンジン３０の暖気が完了した後は、ガスエンジン３０の燃焼モードの混焼モードへの切替を許容する。すると、ガスエンジン３０の燃焼モードが、上述したようにバイオガスＧ２の貯留量に基づいて切替制御されて、バイオガスＧ２の適切な利用が図られることになる。

尚、バイオガスＧ２の発熱量は、天然ガス系都市ガス１３Ａである主燃料ガスＧ１と比べて低いため、主燃料ガスＧ１とバイオガスＧ２との混合ガスを燃料ガスＧとしてガスエンジン３０に供給する混焼モードでは、ガスエンジン３０の出力低下が懸念される。
しかし、制御装置３５は、ガスエンジン３０の出力を燃料ガスＧの供給量調整により制御するように構成されているため、ガスエンジン３０を混焼モードで運転した場合のガスエンジン３０への燃料ガスＧの供給量は、専焼モードで運転した場合と比べて自動的に増加されることになり、結果、ガスエンジン３０の出力が所望の出力に維持されることになる。

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態について図２に基づいて説明する。
以下の説明において、上記第１実施形態と同様の構成については、図面において同じ符号を付与した上で、説明を割愛する場合がある。
図２に示す混焼システム２００は、上述した混焼システム１００（図１参照）と比較して、バイオガス管路１８の主管路１２に対する接続箇所付近の構成、並びに、均圧弁１９の均圧路１９ａの接続先についてのみ相違する。

先ず、バイオガス管路１８の主管路１２に対する接続箇所付近の構成に関して説明する。
主管路１２の逆止弁１３の下流側には、ベンチュリー式ミキサ４０が配置されている。
そして、このベンチュリー式ミキサ４０は、主管路１２を縮径する絞り部４２を備え、その絞り部４２に、バイオガス管路１８の下流側端部であるバイオガス導入孔４１が設けられている。
即ち、このベンチュリー式ミキサ４０では、主管路１２を流れる主燃料ガスＧ１が絞り部４２を高速で通過し、その主燃料ガスＧ１の速度エネルギにより、バイオガス導入孔４１において吸引力が発生することになるので、バイオガス管路１８のバイオガスＧ２がバイオガス導入孔４１を介して主管路１２に誘引されることになる。
すると、そのバイオガス導入孔４１に連通するバイオガス管路１８における均圧弁１９の出口側圧力Ｐ２が、上述した第１実施形態の場合と比べて一層低下することになり、更に、その低下幅は主管路１２における主燃料ガスＧ１の流量に依存するものとなる。
従って、バイオガス管路１８に配置された均圧弁１９では、均圧部圧力Ｐ１に対する出口側圧力Ｐ２の圧力差が一層大幅に拡大することになり、主燃料ガスＧ１の流量変化に伴う出口側圧力Ｐ２の変化が一層大きな圧力差の変化として明確に捉えられることになる。
更に、このベンチュリー式ミキサ４０の絞り部４２は、主管路１２におけるガス流に対して比較的大きな圧力損失を付加するものとなる。
従って、本実施形態の燃料ガス混合ユニット１０では、同じく主管路１２におけるガス流に対して圧力損失を付加するためのオリフィス１４（図１参照）は省略されている。

次に、均圧弁１９の均圧路１９ａの接続先に関して説明する。
均圧弁１９の均圧路１９ａは、主管路１２におけるベンチュリー式ミキサ４０の下流側の箇所に接続されている。
この主管路１２におけるベンチュリー式ミキサ４０の下流側の箇所は、主管路１２における逆止弁の上流側の箇所と比べて低圧となるが、ベンチュリー式ミキサ４０の絞り部４２を通過した後の燃料ガスＧが通流するため、比較的圧力が安定する。
よって、均圧弁１９において、この均圧路１９ａを通じて導入される比較的安定した均圧部圧力Ｐ１を基準に出口側圧力Ｐ２が低下するほど開度を拡大する形態で、均圧弁１９を通流するバイオガスＧ２の流量を増加するように作動することができる。

本発明は、燃料ガスを燃焼させて作動すると共に当該燃料ガスの供給量調整により出力が制御される燃焼装置と、主燃料ガス流入部から取り入れた主燃料ガスを燃料ガス流出部に導く主管路と、バイオガス流入部から取り入れたバイオガスを前記主管路に開口するバイオガス導入孔に導くバイオガス管路と、を備えて、前記燃料ガス流出部から流出する燃料ガスを前記燃焼装置に供給する混合機構部と、前記燃焼装置の運転を制御する燃焼装置制御部と、を備えた混焼システム、及び、その混焼システムに設けられる混合機構部として構成された燃料ガス混合ユニットとして好適に利用可能である。

３ ：バイオガス貯留タンク（バイオガス供給元）
６ ：切替弁
１０ ：燃料ガス混合ユニット
１１ ：主燃料ガス流入部
１２ ：主管路
１３ ：逆止弁
１４ ：オリフィス（圧力損失付加部）
１５ ：燃料ガス流出部
１７ ：バイオガス流入部
１８ ：バイオガス管路
１９ ：均圧弁
１９ａ ：均圧路（均圧部）
２０ ：調整弁
２１ ：バイオガス導入孔
３０ ：ガスエンジン（燃焼装置）
３１ ：発電機
３５ ：制御装置
４０ ：ベンチュリー式ミキサ
４１ ：バイオガス導入孔
４２ ：絞り部
１００ ：混焼システム
２００ ：混焼システム
Ｇ ：燃料ガス
Ｇ１ ：主燃料ガス
Ｇ２ ：バイオガス
Ｐ１ ：均圧部圧力
Ｐ２ ：出口側圧力

Claims (8)

1. 燃料ガスを燃焼させて作動すると共に当該燃料ガスの供給量調整により出力が制御される燃焼装置と、
   主燃料ガス流入部から取り入れた主燃料ガスを燃料ガス流出部に導く主管路と、バイオガス流入部から取り入れたバイオガスを前記主管路に開口するバイオガス導入孔に導くバイオガス管路と、を備えて、前記燃料ガス流出部から流出する燃料ガスを前記燃焼装置に供給する混合機構部と、を備えた混焼システムであって、
   前記混合機構部が、
   前記主管路における前記バイオガス導入孔よりも上流側に配置され、当該主管路における前記主燃料ガス流入部へ向かうガス流を阻止する逆止弁と、
   前記バイオガス管路に配置され、均圧部と出口側との圧力バランスを維持するように開度が変動する均圧弁と、を備えて構成されている混焼システム。
2. 前記均圧弁の均圧部が、前記主管路における前記逆止弁よりも上流側に接続されている請求項１に記載の混焼システム。
3. 前記主管路における前記逆止弁と前記バイオガス導入孔との間に配置され、当該主管路におけるガス流に圧力損失を付加する圧力損失付加部を備えた請求項１又は２に記載の混焼システム。
4. 前記バイオガス管路における前記均圧弁と前記バイオガス導入孔との間に配置され、開度調整可能な調整弁を備えた請求項１〜３の何れか１項に記載の混焼システム。
5. バイオガス供給元から前記バイオガス流入部へのバイオガスの供給を断続可能な切替弁を備え、
   前記燃焼装置が、前記切替弁を閉弁して前記燃焼装置に主燃料ガスのみを供給して燃焼させる専焼モードと、前記切替弁を開弁して前記燃焼装置に主燃料ガスとバイオガスとを混合してなる混合ガスを供給して燃焼させる混焼モードとの間で、燃焼モードを切り替え自在に構成されている請求項１〜４の何れか１項に記載の混焼システム。
6. 前記燃焼装置が、発電機駆動用のガスエンジンである請求項１〜５の何れか１項に記載の混焼システム。
7. 前記主管路に配置され、前記主管路を縮径する絞り部に前記バイオガス導入孔を設けてなるベンチュリー式ミキサを備えた請求項１〜６の何れか１項に記載の混焼システム。
8. 燃料ガスを燃焼させて作動すると共に当該燃料ガスの供給量調整により出力が制御される燃焼装置に対して装備され、
   主燃料ガス流入部から取り入れた主燃料ガスを燃料ガス流出部に導く主管路と、バイオガス流入部から取り入れたバイオガスを前記主管路に開口するバイオガス導入孔に導くバイオガス管路と、を備えて、前記燃料ガス流出部から流出する燃料ガスを前記燃焼装置に供給する燃料ガス混合ユニットであって、
   請求項１〜７に記載の混焼システムを構成する前記混合機構部をユニット化して構成されている燃料ガス混合ユニット。

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