JP5787731B2 - ガスエンジンシステムおよび発電装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ガスエンジンシステムおよび発電装置に関する。

従来、ガスを燃料とするガスエンジンで発電機（ジェネレータ）を回転させて電力を得るガスエンジンシステムが知られている。

特開２０１０−２５５４２０号公報

実施形態にかかるガスエンジンシステムは、一例として、システムの構成をより簡素化することを目的とする。

本発明の実施形態にかかるガスエンジンシステムは、ガスエンジンと、モータジェネレータと、排気再循環部と、可変部と、第一制御部と、を備える。ガスエンジンは、ガスを燃料とする。モータジェネレータは、交流電源と電気的に接続され、ガスエンジンによって回転されるとともにガスエンジンを回転させる。排気再循環部は、ガスエンジンの排気をガスエンジンの吸気に戻す。可変部は、ガスエンジンにその吸気経路から導入される気体の流量に対する、排気再循環部を介してガスエンジンの吸気に戻される気体の流量の比率、を変更可能である。第一制御部は、ガスエンジンへのガスの供給経路でのガスの圧力が低いほど比率が高くなるように可変部を制御する。

図１は、第１実施形態にかかるガス処理システムの一例が模式的に示された図である。 図２は、第１実施形態にかかるガス処理システムに含まれるガスエンジンシステムの一例が示された模式図であって、ＥＧＲ率が０％の状態が示された図である。 図３は、第１実施形態にかかるガス処理システムに含まれるガスエンジンシステムの一例が示された模式図であって、ＥＧＲ率が５０％の状態が示された図である。 図４は、第１実施形態にかかるガス処理システムに含まれるガスエンジンシステムの一例が示された模式図であって、ＥＧＲ率が１００％の状態が示された図である。 図５は、第２実施形態にかかるガス処理システムの一例が模式的に示された図である。 図６は、第３実施形態にかかるガス処理システムの一例が模式的に示された図である。 図７は、第４実施形態にかかるガス処理システムの一例が模式的に示された図である。 図８は、第５実施形態にかかるガス処理システムの一例が模式的に示された図である。 図９は、第６実施形態にかかるガス処理システムの一例が模式的に示された図である。

以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が省略される。

＜第１実施形態＞
図１に示されるように、本実施形態にかかるガス処理システム１は、一例として、ガス回収設備２と、ガスエンジンシステム３とを備えている。ガス回収設備２は、ガス供給源４から供給されたガスを回収する。ガスエンジンシステム３は、ガス回収設備２で回収されたガスを燃料とするガスエンジン３２によってモータジェネレータ３３を回転させ、電力を得る。

ガス供給源４は、一例としては、ガス浸炭用の浸炭炉である。浸炭炉内では、浸炭用のガスの雰囲気中で金属製（例えば、低炭素鋼）の対象物が加熱される。ガス浸炭により、ガスに含まれる炭素成分が対象物の表面層に拡散浸透し、当該表面層が硬化される。そして、ガス浸炭に使用された後の使用済みガスが、本実施形態にかかるガス処理システム１で処理される。ガス供給源４が浸炭炉である場合、供給されるガスには、一例としては、水素や、一酸化炭素、窒素、二酸化炭素等が含まれている。この場合には、ガスエンジンシステム３のガスエンジン３２で燃やされる成分は、水素および一酸化炭素である。また、本実施形態では、一例として、ガス処理システム１では、複数のガス供給源４から供給されるガスが処理される。

また、本実施形態では、一例として、各ガス供給源４に対応して、供給弁２２や、パージ弁２３、圧力計２４等が設けられている。また、ガス回収設備２には、一例として、ヘッダタンク２１が設けられている。このヘッダタンク２１には、複数のガス供給源４からガスが集められる。集められたガスは、ガス供給経路２０を介して、ガスエンジン３２の吸気経路３２ｉに導入される。ガス供給経路２０は、例えば、チューブの筒内部や、ブロックに設けられた貫通孔等として形成されうる。

供給弁２２が開くと、当該供給弁２２に対応するガス供給源４から、ガス回収設備２へ、ガスが供給される。供給弁２２の開閉は、図示されないアクチュエータ（例えばソレノイド等）を介して電気的に制御することができる。本実施形態では、一例として、ガスエンジンシステム３の制御部３１が、供給弁２２の開閉を制御する。また、本実施形態では、一例として、ガス供給源４（供給弁２２より上流側）におけるガスの圧力を測定する圧力計４１が設けられている。制御部３１は、圧力計４１の測定結果に応じて、供給弁２２の開閉を制御する。具体的には、例えば、ガス供給源４の圧力が高い場合、すなわち、圧力計４１の測定値が所定の閾値（第一の閾値）と同じかあるいはより大きい場合には、制御部３１は、当該ガス供給源４に対応する供給弁２２を開く。一方、ガス供給源４の圧力が低い場合、すなわち、圧力計４１の測定値が所定の閾値（第一の閾値）と同じかあるいはより小さい場合には、制御部３１は、当該ガス供給源４に対応する供給弁２２を閉じる。なお、供給弁２２は、その上流側の圧力が設定圧力（例えば、第一の閾値）に到達した際に、当該設定圧力のガスによって押圧されて開く弁として構成することもできる。

パージ弁２３が開くと、当該パージ弁２３に対応するガス供給源４から、外部へ、ガスが排出される。パージ弁２３の開閉は、図示されないアクチュエータ（例えばソレノイド等）を介して電気的に制御することができる。本実施形態では、一例として、ガスエンジンシステム３の制御部３１が、パージ弁２３の開閉を制御する。また、制御部３１は、圧力計４１の測定結果に応じて、パージ弁２３の開閉を制御する。具体的には、例えば、ガス供給源４の圧力が高い場合、すなわち、圧力計４１の測定値が所定の閾値（第一の閾値より大きい第二の閾値）と同じかあるいはより大きい場合には、制御部３１は、当該ガス供給源４に対応するパージ弁２３を開く。一方、ガス供給源４の圧力が低い場合、すなわち、圧力計４１の測定値が所定の閾値（第二の閾値）と同じかあるいはより小さい場合には、制御部３１は、当該ガス供給源４に対応するパージ弁２３を閉じる。なお、パージ弁２３を介して排出されたガスは、フレアスタック（図示されず）等で燃焼されてもよいし、触媒（図示されず）を介して排出されてもよいし、そのまま排出されてもよい。また、パージ弁２３は、その上流側の圧力が設定圧力（例えば、第二の閾値）に到達した際に、当該設定圧力のガスによって押されて開く弁として構成することもできる。

圧力計２４は、ガス回収設備２からガスエンジンシステム３に至るガス供給系（供給弁２２より下流側のガス供給経路２０）のガスの圧力を測定する。本実施形態では、圧力計２４は、一例として、ヘッダタンク２１の内圧を測定する。圧力計２４より下流側の流路抵抗により、ガス供給経路２０の圧力が高いほど、ガス供給経路２０の流量は多く、ガス供給経路２０の圧力が低いほど、ガス供給経路２０の流量は少ない。

ガスエンジンシステム３は、ガスエンジン３２と、モータジェネレータ３３と、を備えている。ガスエンジン３２は、一例として、ガスを燃料とする火花点火式の内燃機関である。すなわち、ガスエンジン３２は、吸気経路３２ｉから酸素を含む空気（新気）を吸い込み、その空気を、ガス供給経路２０から吸気経路３２ｉ内に導入されたガスとともに、燃焼室（図示されず）内に導入する。そして、ガスエンジン３２は、燃焼室内で、ガスと空気の混合気に点火装置（例えば点火プラグ等）で点火して爆発的に燃焼させ、出力トルクを得る。点火装置の点火時期は、ディストリビュータによって決定されてもよいし、制御部３１によって制御されてもよい。排気は、燃焼室から排気経路３２ｅを介して排出される。

モータジェネレータ３３は、一例として、三相誘導電動機であり、三相の交流電源５と電気的に接続されている。そして、モータジェネレータ３３の回転シャフト（ロータ）は、ガスエンジン３２の回転シャフトと、直接、または減速機や、カップリング、その他の回転伝達機構等を介して、接続されている。このような構成において、モータジェネレータ３３は、ガスエンジン３２によって回転されて三相の交流電力を発生する発電機（ジェネレータ）として機能することができる。また、モータジェネレータ３３は、交流電源５から供給された電力によって回転されてガスエンジン３２を回転させるモータとして機能することができる。

また、本実施形態では、ガスエンジン３２に、一例として、排気を吸気に戻す排気再循環部（ＥＧＲ（exhaust gas recirculation）部）３４が設けられている。ＥＧＲ部３４は、吸気経路３２ｉと排気経路３２ｅとを結ぶ再循環経路（ＥＧＲ経路）３４ａと、ＥＧＲ経路３４ａを通過する流体を冷却する冷却部３４ｂと、を有している。吸気経路３２ｉ、排気経路３２ｅ、およびＥＧＲ経路３４ａは、例えば、チューブの筒内部や、ブロックに設けられた貫通孔等として形成されうる。また、冷却部３４ｂは、例えば、水冷式または空冷式の熱交換器として構成されうる。

さらに、本実施形態では、ガスエンジン３２に、一例として、吸気経路３２ｉから燃焼室内に導入される気体（ＥＧＲ分も含む）の流量に対する、ＥＧＲ経路３４ａを介して吸気経路３２ｉに戻される気体の流量の比率（以下、ＥＧＲ率と記す）、を変更可能な、可変弁３５が設けられている。可変弁３５は、例えば、ドア型弁あるいはバタフライ弁として構成されうる。本実施形態では、一例として、可変弁３５は、回動軸３５ａ回りに回動する弁体３５ｂを有する。弁体３５ｂは、ＥＧＲ経路３４ａを閉じる第一位置Ｐ１（図２参照）と、吸気経路３２ｉ（の上流側）を閉じる第二位置Ｐ２（図４参照）との間で移動可能（回動可能）である。また、弁体３５ｂは、第一位置Ｐ１、第二位置Ｐ２、ならびに第一位置Ｐ１と第二位置Ｐ２との間の任意のあるいは複数の第三位置Ｐ３（図３参照）で保持可能（維持可能）に、構成されている。図２に示されるように、弁体３５ｂが第一位置Ｐ１に位置した（第一位置Ｐ１で保持された）状態では、ＥＧＲ経路３４ａは閉じられ、吸気経路３２ｉの上流側は開けられるため、ガスエンジン３２の燃焼室（図示されず）内には、ＥＧＲ経路３４ａからの気体（すなわち排気）は導入されない。すなわち、この状態では、ＥＧＲ率は０％である。一方、図４に示されるように、弁体３５ｂが第二位置Ｐ２に位置した（第二位置Ｐ２で保持された）状態では、ＥＧＲ経路３４ａは開けられ、吸気経路３２ｉの上流側は閉じられるため、ガスエンジン３２の燃焼室内には、ＥＧＲ経路３４ａからの気体（すなわち排気）のみが導入される。すなわち、この状態では、ＥＧＲ率は１００％である。そして、図３に示されるように、弁体３５ｂが第三位置Ｐ３に位置した（第一位置Ｐ１と第二位置Ｐ２との間のいずれかの角度で保持された）状態では、弁体３５ｂの位置（姿勢、角度）に応じて、ＥＧＲ経路３４ａからの気体と吸気経路３２ｉの上流側からの気体との比率が変化し、ＥＧＲ率も、弁体３５ｂの位置に応じた値となる。なお、図３では、ＥＧＲ率が５０％である場合の弁体３５ｂの位置が例示されているが、弁体３５ｂは、この位置以外でも保持（維持）することができる。可変弁３５は、可変部の一例であり、制御部３１は、第一制御部の一例である。

また、本実施形態では、一例として、制御部３１が、弁体３５ｂの回動角度を、図示されないアクチュエータ（例えばステッピングモータ等）を介して電気的に制御する。また、制御部３１は、ガス供給経路２０（本実施形態では、ヘッダタンク２４）のガスの圧力を測定する圧力計２４の測定結果に応じて、弁体３５ｂの回動角度を制御する。上述したように、本実施形態では、圧力計２４の測定値が大きいほど、すなわち、ガス供給経路２０における圧力が高いほど、ガス供給経路２０におけるガスの流量が多い。本実施形態では、制御部３１は、一例として、圧力計２４の測定値が大きいほどＥＧＲ率が減るように、すなわち、圧力計２４の測定値が小さいほどＥＧＲ率が増えるように、可変弁３５（本実施形態では、一例として、弁体３５ｂの角度）を制御する。

そして、本実施形態では、一例として、図１〜４に示されるように、ガス供給経路２０は、ＥＧＲ経路３４ａの吸気経路３２ｉへの合流位置Ａより上流側の導入位置Ｂに、接続されている。このような構成では、上述した可変弁３５の制御に伴うＥＧＲ率の変化によって、吸気経路３２ｉの上流側の圧力が変化する。すなわち、ＥＧＲ率が高いほど、可変弁３５の弁体３５ｂによって吸気経路３２ｉがより狭められ、当該吸気経路３２ｉの上流側における吸気（新気）の流量が減り、導入位置Ｂでの圧力が高くなるため、ガス供給経路２０から吸気経路３２ｉに導入されるガスの流量が減る。一方、ＥＧＲ率が低いほど、可変弁３５の弁体３５ｂによっては吸気経路３２ｉがより拡げられ、当該吸気経路３２ｉの上流側における吸気（新気）の流量が増え、導入位置Ｂでの圧力が低くなるため、ガス供給経路２０から吸気経路３２ｉに導入されるガスの流量が増える。このように、本実施形態では、可変弁３５の制御によって、ガス供給経路２０における圧力を変化させることができる。ここで、上述したように、本実施形態では、制御部３１は、ガス供給経路２０における圧力が高いほど、ＥＧＲ率が減るように可変弁３５を制御する。よって、ガス供給経路２０の圧力が高いほど、導入位置Ｂの圧力、ひいてはガス供給経路２０の圧力が低くなるように、可変弁３５が制御される。一方、制御部３１は、ガス供給経路２０における圧力が低いほど、ＥＧＲ率が増えるように、可変弁３５を制御する。よって、本実施形態では、ガス供給経路２０の圧力が低いほど、導入位置Ｂの圧力、ひいてはガス供給経路２０の圧力が高くなるように、可変弁３５が制御される。すなわち、本実施形態では、圧力計２４の測定結果に基づく可変弁３５の制御によって、ガス供給経路２０の圧力の変化を抑制することができる。よって、本実施形態によれば、一例としては、圧力の上昇によってパージ弁２３等が開かれてガスが排出されるのを抑制することができる。なお、吸気経路３２ｉの合流位置Ａおよび導入位置Ｂの圧力は、それより上流側の吸気経路３２ｉの流路抵抗により、負圧（大気圧より低い圧力）である。合流位置Ａおよび導入位置Ｂで負圧を得るため、導入位置Ｂより上流側の吸気経路３２ｉに、流路抵抗を増大する抵抗要素（例えば、オリフィス、チョーク等、図示されず）を設けることができる。

また、ガスは、ガス供給経路２０から、絞り（例えば、オリフィス、チョーク等、図示されず）を介して、ガスエンジン３２内へ導入されうる。あるいは、ガスは、ガス供給経路２０から、当該ガス供給経路２０の下流側の端部に設けられた開閉弁（図示されず）を介して、ガスエンジン３２内（吸気経路３２ｉ内）へ導入されうる。その場合、開閉弁の開閉は、制御部３１によって制御することができる。なお、ガスエンジン３２の排気経路３２ｅを介して排出されたガスは、フレアスタックで燃焼されてもよいし、触媒３６を介して排出されてもよいし、そのまま排出されてもよい。

上記構成のガスエンジンシステム３では、モータジェネレータ３３には、交流電源５から所定の周波数（例えば、５０Ｈｚや６０Ｈｚ等）の交流（例えば、三相交流）が与えられている。モータジェネレータ３３は、与えられた交流の周波数に対応した回転数（例えば、１５００ｒｐｍや１８００ｒｐｍ等）で回転する。また、ガスエンジン３２の回転軸（図示されず）は、モータジェネレータ３３のロータ（図示されず）と接続されているため、ガスエンジン３２は、モータジェネレータ３３と同期して回転する。本実施形態では、ガスエンジン３２ならびにモータジェネレータ３３は、ほぼ一定の回転数で回転する。

このガスエンジンシステム３では、ガス回収設備２からのガスの供給量（流量）が充分である場合、ガスエンジン３２においてガスの燃焼によって生じた出力トルクは、モータジェネレータ３３から交流電力として出力される。すなわち、この状態では、モータジェネレータ３３は、ジェネレータとして機能する。また、この状態で、ガスエンジン３２は、上述したように、モータジェネレータ３３に与えられた三相交流の周波数に対応した回転数（例えば、１５００ｒｐｍや１８００ｒｐｍ等）で回転する。

一方、ガス回収設備２からのガスの供給量（流量）が少なく、ガスエンジン３２の出力トルクが小さい場合（一例としては、ガスエンジン３２の負荷トルクより小さい場合）には、ガスエンジン３２は交流電源５から与えられた電力で回転するモータジェネレータ３３によって、回転される。すなわち、この状態で、モータジェネレータ３３は、モータとして機能する。この状態では、ガスエンジン３２において、ガスを含む混合気は、希薄燃焼の状態で燃焼する。そして、この状態でも、ガスエンジン３２は、上述したように、モータジェネレータ３３に与えられた三相交流の周波数に対応した回転数（例えば、１５００ｒｐｍや１８００ｒｐｍ等）で回転する。なお、本実施形態では、一例として、ガス回収設備２からのガスの供給量が少ない状態（例えば、ゼロに近い状態）がある程度長く続いた場合には、モータジェネレータ３３を停止することができる。制御部３１は、ガスの供給量が少ない状態がある程度長く続いた状態を、ガス供給経路２０の圧力（一例としては、圧力計２４の測定値）が所定の閾値（第三の閾値）と同じかあるいはより低い状態が所定時間継続した状態として、認識することができる。そして、制御部３１は、モータジェネレータ３３の回転を、交流電源５との間の配線に設けられたスイッチ（例えば、スイッチング素子、図示されず）をオフすることで、停止することができる。これにより、一例としては、ガスエンジン３２のフリクショントルクによってエネルギのロスが生じるのを抑制することができる。

また、ガスエンジン３２は、気体を吸気経路３２ｉから排気経路３２ｅへ送る（流す）ポンプとして機能する。ここで、本実施形態では、吸気経路３２ｉに、ガス供給経路２０が接続されている。また、ガスエンジン３２が回転している状態では、吸気経路３２ｉは負圧になる。よって、ガスは、ガス供給経路２０から、吸気経路３２ｉへ導入され、さらに燃焼室（図示されず）へ導入される。すなわち、本実施形態では、ガスエンジン３２は、ガス供給源４やガス回収設備２（ガス供給経路２０）等においてガスを送るポンプとして機能する。そして、上述したように、ガスエンジン３２は、モータジェネレータ３３によって回転されるため、ガス回収設備２からのガスの供給量が少なく、ガスエンジン３２におけるガスの燃焼による出力トルクが不十分であるような場合にも、ガスエンジン３２は、ガスを送るポンプとして機能することができる。したがって、本実施形態によれば、一例としては、ガス回収設備２やガス供給源４等のガスを送る装置（例えば、ポンプやブロワ等）を省略したり、あるいは、その容量をより小さくしたりすることができる。よって、本実施形態によれば、例えば、ガス処理システム１を、より簡素化したり、より小型化したり、より製造や設置の手間を減らしたり、あるいは、より安価に構成したり、することができる。

また、モータジェネレータ３３は、ガスエンジン３２のスタータモータとしても機能することができる。従来のガスエンジンシステム３では、ガスエンジン３２を始動するために、別個にスタータモータが設けられたり、ガスエンジン３２をより始動しやすくするために、始動時に燃焼効率の高い別のガスをガスエンジン３２に導入したりしていた。この点、本実施形態によれば、ガスエンジン３２に接続したモータジェネレータ３３をスタータモータとして機能させ、ガスエンジン３２をより容易に始動することができる。よって、本実施形態によれば、この点でも、例えば、ガス処理システム１を、より簡素化したり、より小型化したり、より製造や設置の手間を減らしたり、あるいは、より安価に構成したり、することができる。また、本実施形態によれば、一例としては、別のガスを導入することなく、より効率よくガスエンジン３２を始動させることができる。

以上、説明したように、本実施形態にかかるガスエンジンシステム３では、ガスを燃料とするガスエンジン３２と、交流電源５と電気的に接続されガスエンジン３２によって回転されるとともにガスエンジン３２を回転させるモータジェネレータ３３と、を備えた。よって、本実施形態によれば、一例としては、モータジェネレータ３３によって回転されるガスエンジン３２を、ガスを送る装置として用いることができる。また、一例としては、モータジェネレータ３３を、スタータモータ等として用いることができる。よって、一例としては、ガス処理システム１の構成をより簡素化することができる。

また、本実施形態にかかるガスエンジンシステム３は、ガスエンジン３の排気を吸気に戻すＥＧＲ部３４を備えた。よって、本実施形態によれば、一例としては、ガスの燃え残りを減らすことができる。

また、本実施形態にかかるガスエンジンシステム３は、ＥＧＲ率を変更可能な可変部の一例として、可変弁３５を備えた。よって、本実施形態によれば、一例としては、ＥＧＲ率を可変設定することで、ガスの流量を変化させることができる。よって、一例としては、ガスの供給量が変化する場合等に、ガスが無駄に捨てられる量を減らすなど、ガスの利用効率をより高めやすくなる。また、本実施形態によれば、他の方式（例えば、ガスエンジン３２の回転数を変化させたり吸気経路３２ｉに可変絞りを設けたりすることで吸気流量を変化させ、ひいては導入位置Ｂでの圧力を変化させる方式等）に比べて、より効率良く、あるいはより容易に、ガスの利用効率を高めやすい。

また、本実施形態にかかるガスエンジンシステム３の第一制御部の一例としての制御部３１は、ガス供給経路２０でのガスの圧力が低いほどＥＧＲ率が高くなるよう、可変部の一例としての可変弁３５を制御する。よって、本実施形態によれば、一例としては、より精度良くあるいはより緻密に、ガスの流量を変化させることができる。よって、一例としては、ガスの利用効率をより一層高めやすくなる。また、一例として、可変弁３５の制御により、ガス供給経路２０の所定位置（一例としては、圧力計２４が設けられた位置）での圧力を、一定値（あるいはその近傍の所定の範囲内）に制御した場合には、ガス供給経路２０の当該所定位置より上流側でのガスの流れがより安定的に得られやすい。

また、本実施形態にかかるガスエンジンシステム３の可変部は、吸気経路３２ｉからの気体と、ＥＧＲ経路３４ａからの気体と、の合流位置Ａに設けられた可変弁３５である。よって、本実施形態によれば、一例としては、ＥＧＲ率の可変幅が比較的広い可変部を、より簡素な構成として得ることができる。

また、本実施形態にかかるガスエンジンシステム３のモータジェネレータ３３は、交流電源５から与えられた交流の周波数に応じた回転数でガスエンジン３２を回転させる。よって、本実施形態によれば、一例としては、比較的簡素な構成によって、モータジェネレータ３３を回転させ、ガスエンジン３２を回転させることができる。

＜第２実施形態＞
図５に示されるように、本実施形態にかかるガス処理システム１Ａは、ガス回収設備２Ａと、ガスエンジンシステム３Ａと、を備えている。ガスエンジン３２、およびこれに対応したモータジェネレータ３３は、上記第１実施形態と同様である。よって、本実施形態でも、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

ただし、本実施形態では、一例として、ガス回収設備２Ａは、ヘッダタンク２１（図１参照）を有さず、圧力計２４は、ガス供給経路２０の圧力を測定する。このように、ヘッダタンク２１が無い場合にあっても、制御部３１は、ガス供給経路２０の圧力の測定結果に基づいて、上記第１実施形態と同様に可変部（第一可変弁３５Ａ１および第二可変弁３５Ａ２）を制御することができる。よって、本実施形態によれば、より簡素な構成によって、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、一例として、ガスエンジンシステム３Ａは、可変部として、吸気経路３２ｉに設けられた第一可変弁３５Ａ１と、ＥＧＲ部３４のＥＧＲ経路３４ａに設けられた第二可変弁３５Ａ２と、を備えている。このような構成でも、制御部３１は、第一可変弁３５Ａ１と第二可変弁３５Ａ２とを制御することで、一例として、ＥＧＲ率を０％（第一可変弁３５Ａ１：全開、第二可変弁３５Ａ２：全閉）〜１００％（第一可変弁３５Ａ１：全閉、第二可変弁３５Ａ２：全開）に設定することができる。よって、本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第３実施形態＞
図６に示されるように、本実施形態にかかるガス処理システム１Ｂは、ガス回収設備２Ｂと、ガスエンジンシステム３Ｂと、を備えている。ガスエンジン３２、およびこれに対応したモータジェネレータ３３は、上記第１実施形態と同様である。よって、本実施形態でも、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

ただし、本実施形態では、一例として、ガス回収設備２Ｂは、ヘッダタンク２１（図１参照）を有さず、かつ、制御部２５を有している。そして、制御部２５が、供給弁２２およびパージ弁２３の開閉を制御する。また、パージ弁２３は、一例として、供給弁２２の下流側のガス供給経路２０のガスを排出する。このような構成でも、制御部２５が、圧力計４１の測定結果に基づいて、上記第１実施形態と同様に供給弁２２およびパージ弁２３を制御することで、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、上記第１実施形態に比べてパージ弁２３の数が減る分、構成をより簡素化することができる。

また、本実施形態では、一例として、ガスエンジンシステム３Ｂは、流量計３７を備えており、制御部３１は、圧力計２４（図１参照）の測定結果に替えて、この流量計３７の測定結果に基づいて、可変部を制御する。具体的には、制御部３１は、流量計３７の測定結果に基づいて、上記第１実施形態と同様に、ガス供給経路２０におけるガスの流量が多いほどＥＧＲ率が減るように可変弁３５を制御し、ガス供給経路２０におけるガスの流量が少ないほどＥＧＲ率が増えるように可変弁３５を制御する。よって、本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様に、一例としては、より精度良くあるいはより緻密に、ガスの流量を変化させることができる。よって、一例としては、ガスの利用効率をより一層高めやすくなる。本実施形態では、制御部３１は、第二制御部の一例である。

＜第４実施形態＞
図７に示されるように、本実施形態にかかるガス処理システム１Ｃは、ガス回収設備２Ｃと、ガスエンジンシステム３Ｃと、を備えている。これらガス回収設備２Ｃおよびガスエンジンシステム３Ｃは、上記第３実施形態と同様の構成を有している。よって、本実施形態でも、上記第３実施形態と同様の効果が得られる。

ただし、本実施形態では、一例として、ガス回収設備２Ｃは、制御部２５（図６参照）を有さず、供給弁２２およびパージ弁２３を、ガスエンジンシステム３Ｃの制御部３１が制御している。本実施形態でも、制御部３１は、制御部２５と同様に動作する。よって、本実施形態によれば、一例として、より簡素な構成によって第３実施形態と同様の効果が得られる。

＜第５実施形態＞
図８に示されるように、本実施形態にかかるガス処理システム１Ｄは、ガス回収設備２Ｄと、ガスエンジンシステム３Ｄと、を備えている。これらガス回収設備２Ｄおよびガスエンジンシステム３Ｄは、上記第３実施形態と同様の構成を有している。よって、本実施形態でも、上記第３実施形態と同様の効果が得られる。

ただし、本実施形態では、ガスエンジン３２や、モータジェネレータ３３、ＥＧＲ部３４、可変弁３５等を含む、複数の発電装置（発電部）３０が、並列に設けられている。本実施形態によれば、一例としては、ガスの流量の変化幅がより大きい場合に、流量の変化に応じて使用する発電装置３０の数を変化させることができる。よって、一例としては、ガスが無駄に捨てられる量を減らすなど、ガスの利用効率をより一層高めやすくなる。

＜第６実施形態＞
図９に示されるように、本実施形態にかかるガス処理システム１Ｅは、ガス回収設備２Ｅと、ガスエンジンシステム３Ｅと、を備えている。これらガス回収設備２Ｅおよびガスエンジンシステム３Ｅは、上記第３実施形態と同様の構成を有している。よって、本実施形態でも、上記第３実施形態と同様の効果が得られる。

ただし、本実施形態では、ガスエンジンシステム３Ｅは、交流電源５とモータジェネレータ３３との間に設けられた変換回路６と、変換回路６を駆動する駆動回路７と、を有する。変換回路６は、一例としては、直流部（例えばキャパシタ等、図示されず）と、直流部とモータジェネレータ３３との間に設けられたインバータ部（図示されず）と、直流部と交流電源との間に設けられた回生コンバータ部（可逆コンバータ部、図示されず）と、を有した回路として構成することができる。この場合、インバータ部および回生コンバータ部には、複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）や、パワーＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）等）が含まれ、制御部３１によって制御された駆動回路７が、それら複数のスイッチング素子のオンオフを制御する。これにより、モータジェネレータ３３がジェネレータとして機能する際には、モータジェネレータ３３から変換回路６を介して交流電源５に電力を供給することができ、モータジェネレータ３３がモータとして機能する際には、交流電源５から変換回路６を介してモータジェネレータ３３に電力を供給することができる。また、変換回路６により、一例としては、交流電源５の交流の周波数と、モータジェネレータ３３とに与えられる交流の周波数とを、異ならせることができる。よって、本実施形態によれば、ガスエンジン３２および交流電源５のそれぞれで、効率をより向上しやすくなる。なお、変換回路６は、上述の例には限定されず、例えば、マトリクスコンバータとして構成することもできる。

以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態は、あくまで一例にすぎず、種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態の一部を変更したり、削除したり、他の実施形態の一部に入れ替えたり、一の実施形態の一部と他の実施形態の一部とを組み合わせたりして、システムを構成することも可能である。また、例えば、本発明にかかるガスエンジンシステムやガス処理システムは、浸炭用のガス以外のガス（例えばバイオガス等）用のシステムとして構成することができる。

また、ガス処理システムや、ガスエンジンシステム、発電装置、ガス回収設備、ガスエンジン、交流電源、モータジェネレータ、排気再循環部、再循環経路、吸気経路、可変部、合流位置、変換回路、スイッチング素子、発電部、発電装置等のスペック（例えば、構造や、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質、回路構成等）は、適宜変更して実施することができる。

上記本発明の実施形態によれば、一例としては、システムの構成をより簡素化することが可能なガスエンジンシステムおよび発電装置を得ることができる。

３，３Ａ〜３Ｅ…ガスエンジンシステム、６…変換回路、３０…発電装置（発電部）、３１…制御部（第一制御部、第二制御部）、３２…ガスエンジン、３２ｅ…排気経路、３２ｉ…吸気経路、３３…モータジェネレータ、３４…ＥＧＲ部（排気再循環部）、３４ａ…ＥＧＲ経路（再循環経路）、３５…可変弁（可変部）、３５Ａ１…第一可変弁（可変部），３５Ａ２…第二可変弁（可変部）、Ａ…合流位置。

Claims (7)

1. ガスを燃料とするガスエンジンと、
   交流電源と電気的に接続され、前記ガスエンジンによって回転されるとともに前記ガスエンジンを回転させるモータジェネレータと、
   前記ガスエンジンの排気を前記ガスエンジンの吸気に戻す排気再循環部と、
   前記ガスエンジンにその吸気経路から導入される気体の流量に対する、前記排気再循環部を介して前記ガスエンジンの吸気に戻される気体の流量の比率、を変更可能な可変部と、
   前記ガスエンジンへの前記ガスの供給経路での前記ガスの圧力が低いほど前記比率が高くなるように前記可変部を制御する第一制御部と、
   を備えた、ガスエンジンシステム。
2. 前記ガスエンジンへの前記ガスの供給経路での前記ガスの流量が少ないほど前記比率が高くなるように前記可変部を制御する第二制御部を備えた、請求項１に記載のガスエンジンシステム。
3. 前記可変部は、前記吸気経路からの気体と、前記排気再循環部の再循環経路からの気体と、の合流位置に設けられた可変弁である、請求項１または２に記載のガスエンジンシステム。
4. 前記モータジェネレータは、前記交流電源から与えられた交流の周波数に応じた回転数で前記ガスエンジンを回転させる、請求項１〜３のうちいずれか一つに記載のガスエンジンシステム。
5. 前記モータジェネレータと前記交流電源との間に設けられスイッチング素子を含む変換回路を備えた、請求項１〜４のうちいずれか一つに記載のガスエンジンシステム。
6. 前記ガスエンジンと当該ガスエンジンと同期して回転する前記モータジェネレータとを含む発電部を、並列に備えた、請求項１〜５のうちいずれか一つに記載のガスエンジンシステム。
7. ガスを燃料とするガスエンジンと、
   交流電源と電気的に接続され、前記ガスエンジンによって回転されて電力を得るとともに前記交流電源から供給された電力によって回転して前記ガスエンジンを回転させるモータジェネレータと、
   前記ガスエンジンの排気を前記ガスエンジンの吸気に戻す排気再循環部と、
   前記ガスエンジンにその吸気経路から導入される気体の流量に対する、前記排気再循環部を介して前記ガスエンジンの吸気に戻される気体の流量の比率、が前記ガスエンジンへの前記ガスの供給経路での前記ガスの圧力が低いほど高くなるように変更可能な可変部と、
   を備えた、発電装置。

Images