(57)【要約】【課題】ＬＰガスｇ、バイオガスｂ及び空気ａの三者の所要の混合割合を容易に得るようにする。【解決手段】ガスエンジンＥに並列の対の混合器（ベンチュリーミキサー）１６ａ、１６ｂを介してＬＰガスｇ及びバイオガスｂを流入可能とする。バイオガスが５ｋＰａ未満の場合、弁Ｒ１が開いて両混合器はＬＰガスの流通によって空気ａを吸引・混合し、クッションタンクＴに送り込む。バイオガスが５ｋＰａ以上の場合、弁Ｒ１は閉じ、弁Ｒ２が開き、一方の混合器１６ａはＬＰガスの流通によってバイオガスｂを吸引・混合し、クッションタンクＴに送り込む。そのクッションタンクからＬＰガスとバイオガスの混合ガスｇｂがガスエンジンに供給されてバイオガスの利用が図られる。２つの混合器によりＬＰＧと空気、ＬＰＧとバイオガスの吸引・混合を別々に行なうので、ガスの混合設定は三者の同時混合に比べれば容易となる。都市ガスｃはバイオガスが５ｋＰａ未満の場合等にガスエンジンに供給する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスボンベ（Ｐ）からガス駆動器（Ｅ）へのガス供給路（１０）に並列の２個の混合器（１６ａ、１６ｂ）を介設し、その一方の混合器（１６ａ）において前記原料ガスボンベ（Ｐ）からの気化ガス（ｇ’）を流通させてバイオガス（ｂ）の所要割合の吸引・混合を行ない、他方の混合器（１６ｂ）においては前記気化ガス（ｇ’）を流通させて空気（ａ）の所要割合の吸引・混合を行なうことを特徴とするバイオガス利用装置。
【請求項２】
上記ガス駆動器（Ｅ）への都市ガス供給路（３０）を前記ガス駆動器（Ｅ）への直前の原料ガス供給路（１０）に接続し、その都市ガス供給路（３０）に上記バイオガス（ｂ）が所要圧以上の場合に閉じる開閉弁（Ｒ３）を設けたことを特徴とする請求項１に記載のバイオガス利用装置。
【請求項３】
上記バイオガス（ｂ）が所要圧未満の場合は、上記一方の混合器（１６ａ）はバイオガス（ｂ）の吸引・混合を止めて空気（ａ）の吸引・混合に切替えることを特徴とする請求項１又は２に記載のバイオガス利用装置。
【請求項４】
上記ガス供給路（１０）、上記都市ガス供給路（３０）に介設される弁の制御をガス圧によって行い、装置全体の制御を電気によって行なわないようにしたことを特徴とする請求項1乃至３の何れか一つに記載のバイオガス利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、生ゴミ、有機性廃水、畜産廃棄物等から得られるバイオガスを、ガスボイラ、ガスタービン、ガスエンジン等のガス駆動器の燃焼（駆動）用として利用する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の有効利用、省エネルギー、環境保全に対する社会的要請から、食品工場、生ゴミ処理施設等においてバイオガスの有効利用を図ることが行なわれ、その種々の設備（装置）が提案されている（特許文献１、特許文献２）。この設備においては、バイオガス発生設備からバイオガスを取り出すため、及びバイオガスは熱量（カロリー）が低いため、都市ガスや液化石油ガス（ＬＰＧ）等の原料ガスでもってバイオガスを吸引・混合してガス駆動器に供給する必要がある。従来、その吸引・混合を行なう手段としてベンチュリーミキサー等の混合器を使用した技術がある（特許文献２請求項２、図２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２２６８７８号公報
【特許文献２】特開２００４−１１９９３号公報
【特許文献３】特開２０１０−２１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のバイオガス吸引・混合器（ベンチュリーミキサー）は、その一器具でもって、ＬＰＧ等の原料ガスの流通力により空気とバイオガスの両者を同時に吸引・混合するものである（特許文献２の図２参照）。一方、各設備によってバイオガスの発生量は相違する。このため、そのバイオガスの発生量に応じた（設備の大きさ等に応じた）ＬＰＧ、バイオガス及び空気の三者の所要の混合割合を得るためには、混合器におけるその三者の流通面積割合（比率）や原料ガスの流速（圧）等の設定が煩雑となる。
また、従来のバイオガス利用装置における弁制御は商業電源による電気制御が行なわれるものが多く、その電源が失われると、装置の駆動を停止せざるをえない。さらに、上記三者の流通面積割合等の設定を自動的に行なうには電気制御が主流となる。
【０００５】
この発明は、上記ＬＰＧ、バイオガス及び空気の三者の所要の混合割合を容易に得るようにすること等を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、この発明は、原料ガスによる空気の吸引・混合とバイオガスの吸引・混合を別々の混合器によって行なうこととしたのである。
このようにすれば、従来から行なわれている原料ガスと空気の混合割合に基づく混合器の設定と同原料ガスとバイオガスの吸引・混合に基づく混合器の設定を別々に行なうことができるため、その設定は、一器具における上記三者の混合割合の設定に比べれば容易となる。
【０００７】
この発明に係るバイオガス利用装置の構成としては、原料ガスボンベからガス駆動器へのガス供給路に並列の２個の混合器を介設し、その一方の混合器において原料ガスを流通させてバイオガスの所要割合の吸引・混合を行ない、他方の混合器においては原料ガスを流通させて空気の所要割合の吸引・混合を行なう構成を採用することができる。
【０００８】
都市ガスが引かれている地域においてもこの発明を採用し得ることは勿論であり、例えば、上記構成において、上記ガス駆動器への都市ガス供給路を前記ガス駆動器への直前の上記原料ガス供給路に接続し、その都市ガス供給路に上記バイオガスが所要圧以上の場合に閉じる開閉弁を設けた構成を採用することができる。この場合、地震等の何らかの事情によって、都市ガスの供給が途絶えても、バイオガス利用によるガス駆動器を動かすことができる。
バイオガスが所要圧以上の場合に閉じる開閉弁を設けたのは、バイオガスは、一定の圧力を有していないと、円滑な吸引・混合及び燃焼（利用）ができないため、そのような場合、都市ガスによってガス駆動器を作動させることが好ましいからである。このため、前記開閉弁が閉じるバイオガスの所要圧は、その円滑な利用等を考慮して実験等によって適宜に決定する。例えば、５ｋＰａとする。
【０００９】
これらの構成において、上記バイオガスが所要圧未満の場合は、上記一方の混合器はバイオガスの吸引・混合を止めて空気の吸引・混合に切替えるようにすることが好ましい。上記のように、バイオガスは、一定の圧力を有していないと、円滑な吸引・混合及び燃焼（利用）ができず、原料ガスとの混合も円滑にし得ない。このため、その場合は、一方の混合器も空気の吸引・混合にして安定した原料ガスによる燃焼ガスを生成することが好ましいからである。その所要圧は前記円滑な混合等ができる値を実験等によって適宜に決定すれば良いが、例えば、５ｋＰａとする。
また、原料ガス供給路、都市ガス供給路に介設される弁の制御をガスによって行い（下記実施形態参照）、装置全体の制御を電気によって行なわないようにすれば、電源を使用することなく、この装置を動かすことができる。このため、地震等によって電源供給が途絶えた場合に有効な装置とし得る。このとき、例えば、ガス駆動器がガス発電機であれば、電源とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、以上のように原料ガスによる空気吸引・混合とバイオガス吸引・混合を別々の混合器によって行なうこととしたので、原料ガスと空気及びバイオガスの三者の混合割合の設定が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明に係るバイオガス利用装置の一実施形態の概略図
【図２】同他の実施形態の概略図
【図３】同他の実施形態の動作説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明に係るバイオガス利用装置の一実施形態を図１に示し、この実施形態はガスエンジンＥを原料ガスとなるＬＰガス（ＬＰＧ）ｇとバイオガスｂによって駆動するものである。ＬＰガスｇのガス供給路（原料ガス供給路）１０はそのボンベＰからクッションタンクＴを介しガスエンジンＥに至って設けられている。このガス供給路１０のボンベＰからクッションタンクＴまでに、手動の開閉弁１１、手動の入口バルブ（弁）１２ａ、常開のダイヤフラム式閉止弁１３、ダイヤフラム式減圧弁（中圧調整器）１４、ダイヤフラム式ＯＮ−ＯＦＦ弁１５、並列の対の混合器１６ａ、１６ｂが介設され(ＯＮ−ＯＦＦ弁１５からのガス経路が対の混合器１６ａ、１６ｂへの二経路に分かれ）、同クッションタンクＴからガスエンジンＥまでに、ダイヤフラム式整圧弁１７、手動の出口バルブ（弁）１２ｂが介設されている。
【００１３】
減圧弁１４からＯＮ−ＯＦＦ弁１５に至るガス供給路１０にはダイヤフラム式異常圧検知弁１８が付設されており（供給路の中圧ガスｇ’が送り込まれており）、この異常圧検知弁１８は、その供給路圧が一定圧（例えば、０．１５ＭＰａ）以上となると、開放してその圧を閉止弁１３に送り込んで（印加して）その閉止弁１３を閉じる。
クッションタンクＴからはその内部ガス圧がダイヤフラム式制御弁（開閉弁コントローラ）１９に導入（印加）されており、この制御弁１９は、クッションタンクＴ内のガス圧に応じてＯＮ−ＯＦＦ弁１５をＯＮ−ＯＦＦ（開閉）し、そのクッションタンクＴ内のガス圧が許容範囲内（例えば、５〜１５ｋＰａ）の場合は、ＯＮ−ＯＦＦ弁１５を開放（ＯＮ）して混合器１６ａ、１６ｂにガスｇ’が送り込まれ、その許容範囲を越えると、例えば、１５ｋＰａを超えると、その圧をＯＮ−ＯＦＦ弁１５に導入（印加）してその弁１５を閉じる（特許文献３図１等参照）。図中、ｔは混合器へのガス経路のガス圧メータである。
【００１４】
バイオガスｂは食品工場や生ゴミ処理施設等の生ゴミ処理機Ａによって生産され、この生ゴミ処理機Ａは、脱硫及び水分等を除去してバイオガスｂを自身が備えるクッションタンクＴ１に送りこむ。このクッションタンクＴ１から上記一方の混合機１６ａまでバイオガスの供給路２０が設けられており、このバイオガスｂの供給路２０に手動の開閉弁２１、ダイヤフラム式開閉弁Ｒ２が介設されている。その一方の開閉弁Ｒ２は、前記一方の混合器１６ａ内のノズル付近のガス圧が導入（印加）されており、そのガス圧が所要値（例えば、０．０９ＭＰａ）以下であると、閉じて供給路２０を閉止する。
また、この供給路２０にはダイヤフラム式開閉弁Ｒ１が付設され、この開閉弁Ｒ１は、クッションタンクＴ１の出口ガス圧が導入（印加）されており、その圧が所要圧、例えば、５ｋＰａ以上になると閉じる。図中、２５はドレン弁である。
【００１５】
上記混合器１６ａ、１６ｂは同一構造のベンチュリーミキサー（４ｍ３／ｈ）からなって、混合割合（混合比）が一定に設定されており、そのベンチュリー管の軸方向に前記減圧弁１４からのＬＰガス（中圧ガス）ｇ’が送り込まれて流通する。一方の混合器１６ａのベンチュリー管の吸気口に上記開閉弁Ｒ１が接続され、他方の混合器１６ｂの同吸気口は大気に開口している。このため、一方の混合器１６ａは、開閉弁Ｒ１が開放していると、その開閉弁Ｒ１を介して吸気口が大気に開放され、ＬＰガスｇ’の流通に伴って空気ａを吸引して所要割合に混合し、その割合のガスｇ’’ がクッションタンクＴに送り込まれる。
一方、開閉弁Ｒ１が閉じられ、開閉弁Ｒ２等が開放されて吸気口がクッションタンクＴ１の出口に接続状態になっていると、ＬＰガスｇ’の流通に伴ってバイオガスｂを吸引して所要割合に混合し、その混合ガスｂ’がクッションタンクＴに送り込まれる。他方の混合器１６ｂは、常時、ＬＰガスｇ’の流通に伴って空気ａを吸引して所要割合に混合する。
なお、バイオガスｂのカロリ（ｃａｌ）は極めて少ないため、両混合器１６ａ、１６ｂの混合割合を同一としているが、その各混合器１６ａ、１６ｂは空気ａとバイオガスｂにそれぞれ応じた混合割合とすることができる。
【００１６】
この実施形態のバイオガス利用装置は以上の構成であり、今、ボンベＰの開閉弁１１及び入口バルブ１２ａが開放されて、ガス供給路１０にＬＰガスｇ（例えば、Ｃ３Ｈ８９５％以上、１ＭＰａ、２４０００ｃａｌ）が流通可能となっている状態において、生ゴミ処理機ＡのクッションタンクＴ１の出口ガス圧が５ｋＰａ未満であると、開閉弁Ｒ１は開放している。この開放によって一方の混合器１６ａ内のガス圧が低下し、開閉弁Ｒ２は閉じてバイオガス供給路２０を閉止する。
このため、ＬＰガスｇは、常開の閉止弁１３を経て減圧弁１４に至って所要圧（例えば、０．１１ＭＰａ程度の中圧）に減圧された後、ＯＮ−ＯＦＦ弁１５を経て対の混合器１６ａ、１６ｂに至っており、両混合器１６ａ、１６ｂはその吸気口が大気に開放されているため、ＬＰガスｇ’と空気ａのみの一の混合器の場合と同様にＬＰガスｇ’を空気ａの所要割合（例えば、ＬＰガスｇ’：空気ａ＝６：４（体積比））に混合（例えば、１１０００ｃａｌ）して（ガスｇ’’にして）クッションタンクＴに送り込む。
【００１７】
一方、生ゴミ処理機ＡのクッションタンクＴ１の出口ガス圧が所要圧（例えば５ｋＰａ）以上であると（なると）、開閉弁Ｒ１は閉止し、一方の混合器１６ａの吸気口はクッションタンクＴ１の出口に接続状態になる。また、開閉弁Ｒ１の閉止によって一方の混合器１６ａ内のガス圧が噴射圧力（例えば、０．０９ＭＰａ）に上昇し、混合器１６ａ内のノズル付近の圧力が負圧になり、開閉弁Ｒ２が開放してバイオガス供給路２０が開放されてバイオガスｂが一方の混合器１６ａに至る。このため、一方の混合器１６ａにおいては、減圧弁１４によって所要圧に減圧されたＬＰガスｇ’がこの混合器１６ａを流通すると、生ゴミ処理機ＡのクッションタンクＴ１からバイオガスｂを吸引してＬＰガスｇ’と所要割合に混合して（ガスｂ’にして）クッションタンクＴに送り込む。
【００１８】
以上の開閉弁Ｒ１が開放・閉止の何れの状態においても、出口バルブ１２ｂが開放されていると、クッションタンクＴから整圧弁１７によって整圧（例えば、２．１ｋＰａ）されたＬＰガスｇ’’又はＬＰガスｇ’’とバイオガスｂ’の混合ガスｇｂ（例えば、都市ガスと同じ１１０００ｃａｌのガス）がガスエンジンＥに送り込まれてその駆動源（燃焼源）となる。すなわち、バイオガスｂの利用が図られる。出口バルブ１２ｂはこの装置の作動時には開放されている。
【００１９】
上記実施形態の装置は、ＬＰＧボンベＰによるバイオガスｂの吸引・混合のため、都市ガスが引かれていない地域においても設置できるが、都市ガスが引かれている地域においても設置し得ることは勿論である。その場合、都市ガスｃをこの装置に取り込むことが好ましく、例えば、図２の構成を採用する。
この都市ガスｃを取り込んだ装置は、図２に示すように、１３Ａ、２．３ｋＰａ（１１０００ｃａｌ）の都市ガスｃのガス供給路３０を、並列した手動の開閉弁３１とダイヤフラム式開閉弁Ｒ３を介して上記ガスエンジンＥへの直前の原料ガス供給路１０に接続する。後者の開閉弁Ｒ３はクッションタンクＴ１の出口ガス圧が導入（印加）されており、その圧が所要圧、例えば、５ｋＰａ以上になると閉じる。
【００２０】
このバイオガス利用装置は、図３に示すように、生ゴミ処理機ＡのクッションタンクＴ１の出口ガス圧が所要圧、例えば５ｋＰａ以上であると、開閉弁Ｒ３が閉じるため、都市ガスｃはガスエンジンＥに供給されないとともに、上記のように、開閉弁Ｒ１が閉止して一方の混合器１６ａによるバイオガスｂとＬＰガスｇ’の混合ガスｂ’が生成される。このため、クッションタンクＴから整圧弁１７によって整圧されたガスｇｂ（ガスｇ’’とガスｂ’の混合ガス）がガスエンジンＥに送り込まれてその駆動源となる。すなわち、バイオガスｂの利用が図られてバイオミキシングガスｇｂによる燃焼が行なわれる。
【００２１】
一方、クッションタンクＴ１の出口ガス圧が所要圧（５ｋＰａ）未満であると、開閉弁Ｒ３が開放して都市ガスｃがガスエンジンＥに接続される。このとき、原料ガス供給路１０の整圧弁１７の吐出圧（例えば、２．１ｋＰａ）より都市ガスｃの圧（２．３ｋＰａ）が高く設定されているため、ガスエンジンＥには都市ガスｃが供給される。すなわち、都市ガスｃによる燃焼が行なわれる。
なお、整圧弁１７の吐出ガスｇｂと都市ガスｃとの差圧に関係なく、両ガスｇｂ、ガスｃのガスエンジンＥへの供給切替えを自動的に行なう場合は、例えば、原料ガス供給路１０と都市ガス供給路３０の合流点に切替弁を設けて、その供給路１０、３０の一方をガスエンジンＥに選択的に接続し得るようにすることができる。この切替弁の動作は、値段の安いガス（ガスｇｂ又は都市ガスｃ）にしたり、一方のガスが供給されなかったりした場合、その供給し得る（供給すべき）ガスを適宜に選択し得るようにする。このとき、この切替弁に弁Ｒ３後段の都市ガスｃを導入（印加）可能とし、切替弁は、ダイヤフラム式とし、常時、整圧弁１７側をガスエンジンＥに接続し、前記都市ガスｃが印加されると、都市ガス供給路３０をガスエンジンＥに接続するようにする。
【００２２】
上記両バイオガス利用装置は、各弁１３、１４、１５、１７、１９、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３をダイヤフラム式としてガス導入（印加）によって作動するようにしているため、その弁の動作用電源を必要としない。このため、電源がない地域に設置されたり、地震等によって電源供給が途絶えた地域に設置されていたりしても、ガスｇ、ｃが供給されているかぎり、作動することができる。
なお、このバイオガス利用装置は、図１、図２において鎖線で囲まれた部分Ｓを組み込んだ物を工場で製作し、それＳを、バイオガス発生設備に持ち込んで設置することが好ましい。この部分Ｓにおいて、弁Ｒ１、Ｒ２及びそれに関するガス経路を省略した装置は、電源の必要がないため、地震等によって電源が途絶えた場合の緊急電源とすることもできる。この場合、ガスエンジンＥは発電機駆動用とする。また、混合器１６ａ、１６ｂは一台でも良く（並列回路とする必要はなく）、混合比も適宜に変更する。
【００２３】
上記実施形態においては、混合器１６ａ、１６ｂにベンチュリーミキサーを使用したが、この発明の作用効果を発揮する限りにおいて他のミキサー（混合器）を適宜に採用することができることは勿論である。混合器１６ａ、１６ｂも３個以上と任意であり、その少なくとも一つの混合器でもってバイオガスｂを吸引・混合することができる。一方の混合器１６ａにバイオガスｂのみを導入可能とすることもできる。このとき、その導入の開閉は弁Ｒ１で行ない、その弁Ｒ１はバイオガス供給路２０に介設する（大気への開放口は有しない）。
また、バイオガスｂの発生手段も、生ゴミ処理機Ａに限らず、畜産廃棄物の処理機等とこの発明の作用効果を発揮する限りにおいて任意であり、ガスエンジンＥもガスを使用するガス駆動機（燃焼器）であれば何れでも良い。
さらに、上記実施形態は、液化石油ガス（ＬＰＧ）を主原料とし、その原料ガスボンベＰからのガスｇ’でバイオガスｂを吸引・混合するようにしたが、この発明は、他のガス、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の種々のガス（ボンベＰ）を使用し得ることは言うまでもない。
【００２４】
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
因みに、図１の実施形態においては、両混合器１６ａ、１６ｂへのガス供給路１０を都市ガスｃの供給路とすることが考えられる。このとき、ＯＮ−ＯＦＦ弁１５を含めた前段の回路は必要が無くなるため、省略する。
【符号の説明】
【００２５】
Ａ  生ゴミ処理機
Ｅ  ガスエンジン
Ｐ  ＬＰガスボンベ
Ｔ、Ｔ１  クッションタンク
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３  開閉弁
ａ  空気
ｂ  バイオガス
ｃ  都市ガス
ｇ、ｇ’、ｇ’’  ＬＰガス（原料ガス）
ｇｂ  原料ガスとバイオガスの混合ガス
１０  原料ガス供給路
１３  閉止弁
１４  減圧弁
１５  ＯＮ−ＯＦＦ弁
１６ａ  一方の混合器（ベンチュリーミキサー）
１６ｂ  他方の混合器（ベンチュリーミキサー）
１７  整圧弁
２０  バイオガス供給路
【図１】
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【図２】
2014206300.tif 000004
【図３】
2014206300.tif 000005