JP2016161273A - カーボンニュートラルな携帯型点火装置および点火システム - Google Patents

Abstract

【課題】カーボンニュートラルで地域にバイオエネルギー資産を残すオリンピックトーチシステムを提供する。【解決手段】バイオトーチ装置１は、有機廃棄物から生成されたバイオメタンガスを収容するための燃料バッグ１０と、トーチ部２０と、燃料バッグ１０とトーチ部２０とを接続すると共に燃料バッグ１０からトーチ部２０へ燃料気体を供給するための供給管３０とを備えることを特徴とする。従って、環境負荷ゼロまたは低負荷なバイオトーチ装置１が提供される。このバイオトーチ装置１は聖火リレーのトーチとして使用でき、その場合、バイオトーチ装置１に燃料気体を供給するための地域のバイオエネルギープラントは、点火以外の目的にもバイオエネルギー資産として有効活用することができる。【選択図】 図２

Description

本発明は、カーボンニュートラルな携帯型点火装置および点火システムに関し、より詳細には、オリンピックの聖火リレーなどに用いるカーボンニュートラルなトーチ型の点火装置および点火システムに関する。

従来、聖火トーチの燃料としては、固形燃料、プロパンガス、及びLPガスなどの化石燃料が用いられてきた。固形燃料や化石燃料は、温室効果ガスや二酸化炭素の発生などにより地球温暖化をもたらし、環境的に問題が大きいことが広く知られている。このような技術は、例えば特許文献１，２に開示されている。特許文献１には、固形燃料の聖火の構造図が記載されている。特許文献２には、無臭性灯油を原料とする固形着火剤を紙カップに入れた聖火行事用の固形燃料が記載されている。
登録実用新案第３０５５３０３号 実用新案公開平７−１２４６０

しかし、特許文献１，２を初めとする従来の技術では、温室効果ガスや二酸化炭素の発生を認め、カーボンネガティブで、環境破壊に直結するという欠点がある。

本発明の目的は、カーボンニュートラルで環境に優しい携帯型点火装置および点火システムを提供することにある。

本発明によれば、地域に設置されたバイオエネルギープラントから生じた燃料気体を利用すれば環境負荷ゼロまたは低負荷で携帯型点火装置を作動できることを見出し、本発明を完成した。すなわち本発明は以下の通りである。
［１］燃料気体を収容するための燃料容器と、トーチ部と、前記燃料容器と前記トーチ部とを接続すると共に前記燃料容器から前記トーチ部へ前記燃料気体を供給するための供給管とを備えることを特徴とする携帯型点火装置。
［２］前記燃料容器が収縮可能なバッグを備えることを特徴とする項１に記載の携帯型点火装置。
［３］前記収縮可能なバッグの周囲にバッグ収縮機構が設けられていることを特徴とする項２に記載の携帯型点火装置。
［４］前記バッグ収縮機構が形状記憶合金、板バネ、またはそれらの組み合わせであることを特徴とする項３に記載の携帯型点火装置。
［５］燃料気体を収容するための燃料容器と、燃料容器からの燃料気体が供給されるトーチ部とを備え、高圧ボンベが前記燃料容器と前記トーチ部とを兼ねていることを特徴とする携帯型点火装置。
［６］前記燃料気体がメタンを含むことを特徴とする項１〜５のいずれか一項に記載の携帯型点火装置。
［７］前記燃料容器から前記トーチ部への前記燃料気体の供給を促進するポンプをさらに備えることを特徴とする項１〜４のいずれか一項に記載の携帯型点火装置。
［８］前記トーチ部が、炎を呈色させるための炎色反応部を有することを特徴とする項１〜７のいずれか一項に記載の携帯型点火装置。
［９］前記炎色反応部が、炎を青、黄、黒、緑および赤のうちの少なくとも一つの色に呈色させることを特徴とする項８に記載の携帯型点火装置。
［１０］項１〜９のいずれか一項に記載の携帯型点火装置と、前記携帯型点火装置の燃料容器に収容される燃料気体を生成する１つ又は複数のバイオエネルギープラントとを備えた点火システム。
［１１］項１〜９のいずれか一項に記載の携帯型点火装置に、１つ又は複数のバイオエネルギープラントにおいて燃料気体を供給することからなる、点火リレー方法。

本発明によれば、携帯型点火装置および点火システムの燃料として地域のバイオエネルギープラントから生じた燃料気体を利用するため、化石燃料を用いる場合に比べて環境に優しく、温暖化をもたらさないか、または温暖化につながりにくい。

さらには、携帯型点火装置および点火システムの燃料をすべて地域の有機廃棄物から生成することもできるため、大気中の二酸化炭素総量の増減に影響を与えず、カーボンニュートラルで環境負荷ゼロとすることもできる。

また、バイオエネルギープラントは携帯型点火装置の点火以外の目的でも使用できるため、聖火リレーが行われる地域・地域にゴミ処理施設とバイオエネルギー資産を残すことができる。

本発明の第１実施形態のバイオトーチ装置をランナーが使用している状態を示す略図。 図１のバイオトーチ装置の略図。 （ａ）〜（ｃ）ランナーが走行している最中の燃料バッグの状態の変化を示す略図。 バイオエネルギープラントの例を示す略図。 聖火リレーとバイオエネルギープラントの配置の関係を示す略図。 別のバッグ収縮機構を示す略図。 本発明の第２実施形態のバイオトーチ装置の略図。 小型ポンプを示す略断面図。 五大陸の色に合わせた、五色の炎色反応を実現するための点火部の例を示す略図。

以下、本発明をオリンピックの聖火リレーのためのバイオトーチ装置に具現化した第１実施形態及び当該バイオトーチ装置と共に使用されるバイオトーチ装置について図１〜５を参照しながら説明する。

図１には、携帯型点火装置としての本発明の第１実施形態のバイオトーチ装置１をランナー２が使用している状態が示されている。なお本明細書において「携帯型」とは、人が携帯し移動可能であることを指す。

バイオトーチ装置１は、燃料気体を収容する燃料容器としての燃料バッグ１０と、トーチ部２０と、燃料バッグ１０とトーチ部２０とを接続すると共に燃料バッグ１０からトーチ部２０へ燃料気体を供給するための供給管３０とを備えており、トーチ部２０は、燃料バッグ１０からの燃料気体が供給されるよう燃料バッグ１０と連通している。燃料気体は、後でより詳しく説明するが、生ごみなどの有機廃棄物から生成された、メタン含有バイオガスを含む。

燃料バッグ１０に収容されるバイオガスの体積は特に限定されないが、例えば ６０〜２４０Ｌであり、通常５〜３０分間、好ましくは１０〜２０分間、より好ましくは１５分前後、持続的にバイオトーチ装置１を点火することができる。

ランナー２は外部カバーとしてのバッグパック１１を背負っており、燃料バッグ１０はバッグパック１１の中に収容されている。バッグパック１１は任意の材料から構成されてもよいが、好ましくはプラスチック、より好ましくは再生プラスチックや生分解性プラスチックなどから構成される。バッグパック１１の表面にはオリンピック公式スポンサーのロゴなど、任意のデザインが施されてもよい。

図２は図１のバイオトーチ装置１の詳細を示す略図である。燃料バッグ１０は本実施形態ではアルミ製の収縮可能なバッグであり、バイオガスを内部に閉じ込めることが可能である。燃料バッグ１０の周囲には、バッグ収縮機構としての形状記憶合金１２が設けられている。形状記憶合金１２は電源装置１４と電気接続されており、電源装置１４により形状記憶合金１２に電圧を与えると、形状記憶合金１２は燃料バッグ１０に向かって付勢され、燃料バッグ１０は形状記憶合金１２により周囲から締め付けられ、収縮する。燃料バッグ１０はバイオガスの出入口１６を備えており、燃料バッグ１０が収縮することによりバイオガスは供給管３０へ送られる。供給管３０は、金属、プラスチック、またはそれらの複合材料などの任意の材料から構成されてもよいが、好ましくはランナーの走行を妨げないようプラスチックを含む可撓性の材料から構成される。供給管３０の途中には調節弁３２が設けられ、調節弁３２を開くとバイオガスはトーチ部２０へと送られる。トーチ部２０は、長尺管状の本体部２１と、供給管３０の端部に接続する基端部２２と、先端部２３とを備えており、トーチ部２０へ送られたガスは、本体部２１を通過して先端部２３における点火部２４で着火し、炎２６が生じる。バイオトーチ装置１，５０への着火は、外部からのマッチ、またはライター等の器具により行うことが可能である。点火部２４には炎２６を呈色させるための炎色反応部２５が設けられている。この炎色反応部２５には、炎色反応を起こす溶液が含浸される石綿または石英などの炎色反応を促す素材を備えているか、図示しない噴霧装置から炎色反応を生じさせる溶液が提供され、炎２６を色々な色で表すことが可能となる。炎色反応を生じさせる金属は周知であり、例えばリチウム、ナトリウム 、カリウム、コバルト、ルビジウム、セシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム、モリブデン、銅、ホウ素ガリウム、インジウム、タリウム、スズ、鉛、リン、ヒ素、アンチモンなどの金属またはかかる金属を含む溶液を用いることができる。

図３（ａ）〜（ｃ）は、ランナーが走行している最中の燃料バッグ１０の状態の変化を示す。時間が経つにつれ、燃料バッグ１０の周囲に巻き付けた形状記憶合金１２が収縮し、それに伴い燃料バッグ１０が収縮して、バイオガスがトーチ部２０へ連続的に供給され、灯火すなわちトーチ部２０の炎２６を長時間維持することができる。また、燃料バッグ１０が走行中に収縮するため、ランナーにとっても走行時の抵抗が減り快適である。

次に、燃料バッグ１０に収容されるバイオガスを生成するためのバイオエネルギープラントについて説明する。図４を参照すると、バイオエネルギープラント４０は、温泉廃湯処理タンク４１と、メタン発酵タンク４２と、消化液タンク４３と、脱硫塔４４と、バイオガス貯留バルーン４５と、ガス昇圧機４６とを備えている。メタン発酵タンク４２は温泉廃湯処理タンク４１から回収した温泉廃湯からの廃熱が供給され、メタン発酵タンク４２に投入された生活生ゴミ、糞尿、植物廃棄物、下水汚泥などの有機廃棄物がメタン発酵タンク４２にて発酵される。メタン発酵タンク４２から排出された消化液は消化液タンク４３にて分離され、メタン発酵タンク４２における有機廃棄物の発酵により発生したバイオガスは脱硫塔４４に移動し、バイオガスに含まれる硫化水素が脱硫塔４４にて分離される。次に脱硫処理されたバイオガスはバイオガス貯留バルーン４５に貯留され、最終的にガス昇圧機４６からメタンを含むバイオガスが取り出される。つまり、図２の燃料バッグ１０にメタンを含むバイオガスを充填する際には、燃料バッグ１０を供給管３０から取り外し、ガス昇圧機４６から取り出したバイオガスを、燃料バッグ１０の出入口１６を介して燃料バッグ１０に充填する。さらに、燃料バッグ１０の出入口１６にキャップ、シール、クリップ等の封止部材を施すことにより、バイオトーチ装置１を使用するまでは、燃料バッグ１０を単独で保管することが可能である。

図４に示したバイオエネルギープラント４０は、長さ８ｍ×幅２ｍ×高さ３ｍ程度と小型で、地域の温泉エネルギーなどを応用した地域環境に優しいエネルギー供給システムである。また、化石燃料ではなく、生活生ゴミなどの有機廃棄物をエネルギー供給源に使っているので、植物が種から成長するとき、光合成により大気中の二酸化炭素の炭素原子を取り込んで有機化合物を作り、植物のからだを作る自然サイクルシステムを応用している。そのため植物を燃やして二酸化炭素を発生させても、空気中に排出される二酸化炭素の中の炭素原子はもともと空気中に存在した炭素原子を植物が取り込んだものであるため、大気中の二酸化炭素総量の増減には影響を与えない。つまり、植物由来燃料・原料の燃焼・分解に伴って排出される二酸化炭素の量を基準（排出量）にし、元となる植物が成長過程で吸収した二酸化炭素の量（吸収量）がそれと同じ量となるカーボンニュートラルなシステムである。従って、バイオトーチ装置１と、バイオエネルギープラント４０からなるトーチシステムの稼働の環境負荷はゼロである。

オリンピックの聖火が走った地域には、ゴミ処理施設を備えたバイオエネルギープラント４０を残していくことになり、地域のエネルギー供給に有効であり、大会の前にも後にも、バイオエネルギー資産として地域のカーボンニュートラルな発電事業に貢献する。

しかも、聖火リレーの点火エネルギーの供給にバイオエネルギープラント４０を使用することで、エネルギー配送費用が無料となり、経済的である。

図５は北京オリンピックの聖火リレーの地図であるが、図４のバイオエネルギープラント４０を日本国内、世界各地において、聖火の走る場所に設置することで、バイオトーチ装置１による環境に優しい聖火リレーを実現することができる。また、聖火の走る場所にエコエネルギープラントを設置することで、エコエネルギーに関する啓蒙、教育機関としての役割を果たすこともできる。

ここまで、本発明を第１実施形態を例にとって説明してきたが、本発明はこれに限られず、以下のような種々の変形が可能である。
・燃料バッグ１０は、図１〜３では一個のみを示したが、複数個を用いてもよい。複数のバッグ１０を用いる場合、通常、燃料バッグ１０の収縮する方向に重ねて並ぶように配置する。
・図１のバッグパック１１は省略してもよい。
・図２ではバッグ収縮機構として形状記憶合金１２が燃料バッグ１０の周囲には、設けられていたが、形状記憶合金１２とは別に、あるいは形状記憶合金１２と組み合わせて別のバッグ収縮機構を設けてもよい。例えば図６に示すように、バッグ収縮機構として、一対の板状部材の一側が接続されてなる板ばね１８を設け、板ばね１８の間に燃料バッグ１０を挟み、形状記憶合金１２を一対の板状部材の他側に架け渡し、電源装置１４により形状記憶合金１２に電圧を与えることにより、形状記憶合金１２を収縮させ、板ばね１８を閉じる方向に移動させ、燃料バッグ１０を収縮させてもよい。さらに別の実施形態では、形状記憶合金１２を省略し、板ばね１８の付勢力により燃料バッグ１０を収縮させてもよい。
・バイオトーチ装置１，５０にバイオガスを供給するバイオガス発生装置としては、バイオエネルギープラント４０に限らず、バイオガスを発生させる任意の公知のバイオエネルギープラントを用いてもよい。
・バイオトーチ装置は、第１実施形態に示したバイオトーチ装置１以外の構成であってもよい。例えば、図７は本発明の第２実施形態のバイオトーチ装置５０であるが、この実施形態ではバイオガスは燃料容器としての高圧ボンベ５２に収容される。高圧ボンベ５２は圧縮されたバイオガスを収容可能な金属、プラスチック、およびそれらの複合材料などの任意の材料から構成されるが、携帯して移動が可能であるように、小型かつ軽量であることが好ましく、例えばアルミチューブまたはチタンチューブなどの金属材料にカーボンファーバーのような高分子繊維を巻きつけたものから構成される。かかる小型で軽量な高圧ボンベ５２に、例えば約２００〜３００気圧に圧縮された高圧バイオガスを収容する。調節弁５４は高圧ボンベ５２に接続し、高圧ボンベ５２からのバイオガスの出入りを可能なように開閉可能である。使用時には調節弁５４を開き、点火部５６を点火すると、定常の圧力で、点火部５６に高圧バイオガスによるエネルギー供給を行い、聖火の炎２６を維持することができる。持続時間は通常５〜３０分間、好ましくは１０〜２０分間、より好ましくは１５分前後である。なお、本実施形態では、高圧ボンベ５２、調節弁５４及び点火部５６がトーチ部を構成し、高圧ボンベ５２が燃料容器とトーチ部とを兼ね備えており、ランナーは高圧ボンベ５２を把持して走行することが可能である。
・燃料バッグ１０の収縮を促進するために、図８に示すように、燃料バッグ１０からトーチ部２０へのバイオガスの供給を促進するポンプ６０をさらに備えてもよい。ポンプ６０は、例えば遠心ポンプ、軸流ポンプ、斜流ポンプなどの非容積型ターボポンプシステムからなる。ポンプ６０は通常、供給管３０の途中に設けられ、図示しないアクチュエータで作動させることによりバイオガスを燃料バッグ１０からトーチ部２０へ移送する。
・上記の第１実施形態では、炎色反応部２５を一つ設けたが、炎色反応部２５は省略してもよい。代わりに、複数の炎色反応部を設けてもよい。例えば、図９には五大陸の色に合わせた、五色の炎色反応を実現するための点火部６２が示されるが、点火部６２は５つの炎色反応部６３，６４，６５，６６，６７を備えている。炎色反応部６３，６４，６５，６６，６７は、例えば石綿または石英などの炎色反応を促す素材を備えている。炎色反応部６３には、青色の炎色反応を起こす溶液が同素材に含浸されるかまたは添加され、炎色反応部６４には、黒色の炎色反応を起こす溶液が同素材に含浸されるかまたは添加され、炎色反応部６５には、赤色の炎色反応を起こす溶液が同素材に含浸されるかまたは添加され、炎色反応部６６には、黄色の炎色反応を起こす溶液が同素材に含浸されるかまたは添加され、炎色反応部６７には、緑色の炎色反応を起こす溶液が同素材に含浸されるかまたは添加される。そうすると、五色の炎色反応により、トーチの点火部６２の炎が、五大陸の色に合わせた青、黄、黒、緑および赤色の炎で表現される。炎色反応部６３，６４，６５，６６，６７における青、黄、黒、緑および赤色の炎は別のタイミングで生成されてもよい。青、黄、黒、緑、赤色の、五輪の五大陸の色に合わせて、炎色反応を自在にコントロールし、交代で五大陸の炎の発色をコントロールすることができる。炎色反応を生じさせる金属は周知であり、第１実施形態の炎色反応部２５の説明で上述した通りである。
・本発明は、携帯型点火装置１，５０を初めとする本発明の携帯型点火装置に、バイオエネルギープラント４０を初めとする１つ又は複数のバイオエネルギープラントにおいて燃料気体を供給することからなる、点火リレー方法も包含する。

本発明の携帯型点火装置および点火システムは、点火燃料として地域のバイオエネルギープラントから生じたバイオガスを利用して、聖火リレーなどに利用することができる。このような点火装置および点火システムは、化石燃料を用いる場合に比べて環境に優しく、温暖化をもたらさないか、または温暖化につながりにくい。

また、バイオエネルギープラントは携帯型点火装置の点火以外に、ゴミ処理施設とバイオエネルギー供給施設としても利用することができ、カーボンニュートラルな発展性が大きなシステムであるといえる。

１，５０…携帯型点火装置としてのバイオトーチ装置、１０…燃料容器としての燃料バッグ、１２…バッグ収縮機構としての形状記憶合金、１８…バッグ収縮機構としての板ばね、２０…トーチ部、２５，６３，６４，６５，６６，６７…炎色反応部、３０…供給管、４０…バイオエネルギープラント、５２・・・燃料容器及びトーチ部としての高圧ボンベ、６０…ポンプ。

Claims (11)

1. 燃料気体を収容するための燃料容器と、トーチ部と、前記燃料容器と前記トーチ部とを接続すると共に前記燃料容器から前記トーチ部へ前記燃料気体を供給するための供給管とを備えることを特徴とする携帯型点火装置。
2. 前記燃料容器が収縮可能なバッグを備えることを特徴とする請求項１に記載の携帯型点火装置。
3. 前記収縮可能なバッグの周囲にバッグ収縮機構が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の携帯型点火装置。
4. 前記バッグ収縮機構が形状記憶合金、板バネ、またはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項３に記載の携帯型点火装置。
5. 燃料気体を収容するための燃料容器と、燃料容器からの燃料気体が供給されるトーチ部とを備え、高圧ボンベが前記燃料容器と前記トーチ部とを兼ねていることを特徴とする携帯型点火装置。
6. 前記燃料気体がメタンを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の携帯型点火装置。
7. 前記燃料容器から前記トーチ部への前記燃料気体の供給を促進するポンプをさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の携帯型点火装置。
8. 前記トーチ部が、炎を呈色させるための炎色反応部を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の携帯型点火装置。
9. 前記炎色反応部が、炎を青、黄、黒、緑および赤のうちの少なくとも一つの色に呈色させることを特徴とする請求項８に記載の携帯型点火装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の携帯型点火装置と、前記携帯型点火装置の燃料容器に収容される燃料気体を生成する１つ又は複数のバイオエネルギープラントとを備えた点火システム。
11. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の携帯型点火装置に、１つ又は複数のバイオエネルギープラントにおいて燃料気体を供給することからなる、点火リレー方法。