(57)【要約】【課題】  内燃式原動機に悪影響を及ぼす成分がある程度の量含まれるリサイクルガスにより内燃式原動機を運転可能とする【解決手段】デュアルヒューエルエンジン１の運転制御システムは、バイオマスガス供給源１１、ＬＰガス供給源１４、及びコントローラ２１を備える。コントローラ２１は、バイオマスガス供給源１１及びＬＰガス供給源１４からデュアルヒューエルエンジン１への燃料の供給を制御する。起動から暖機運転終了まではＬＰガスのみが供給され、暖機運転終了後はＬＰガスから木質バイオマスガスに切り替えられる。停止前の予め定めた時間の間、木質バイオマスガスからＬＰガスに切り替えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物を含有するリサイクルガスと汎用燃料の両方を燃料として運転可能な内燃式原動機と、前記リサイクルガスを前記内燃式原動機に供給可能なリサイクルガス供給源と、前記汎用燃料を前記内燃式原動機に供給可能な汎用燃料供給源とからなる内燃式原動機の運転制御システムにおいて、
前記内燃式原動機の起動から暖機運転終了までは前記汎用燃料のみが前記内燃式原動機に供給され、前記暖機運転終了後は前記内燃式原動機に供給する燃料が前記汎用燃料から前記リサイクルガスに切り替えられ、かつ前記内燃式原動機の停止前の予め定めた時間の間前記内燃式原動機に供給する燃料が前記リサイクルガスから前記汎用燃料に切り替えられるように、前記リサイクルガス供給源及び前記汎用燃料供給源から前記内燃式原動機への燃料供給を制御する制御手段を備えることを特徴とする、内燃式原動機の運転制御システム。
【請求項２】
前記内燃式原動機の冷却水の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記供給制御手段は、前記内燃式原動機の始動後前記温度検出手段で検出された冷却水温度が予め定められた設定温度に達すると暖機運転終了であると判断し、前記内燃式原動機に供給する燃料を前記汎用燃料から前記リサイクルガスに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の内燃式原動機の運転制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木タール等の内燃式機関に悪影響を及ぼす成分を含有するリサイクルガスを燃料として使用する内燃式原動機の運転制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に配慮したＣＯ２削減等の観点から、木質バイオマスを含む林産廃棄物バイオマス、農業廃棄物バイオマス、及び食品廃棄物バイオマス等のバイオマスから生成されたバイオマスガス、並びに廃タイヤ等から生成したガス等を含むリサイクルガスを、発電機等の駆動するための内燃式原動機の燃料として使用することに対する要求が高まっている。
【０００３】
しかし、この種のリサイクルガスは内燃式原動機に悪影響を及ぼす成分を含んでいる。例えば、木質バイオマスガスの場合、ガス化装置で生成される木質バイオマスガスには木タールが１０００ppm以上含まれており、この木タールがガスエンジンに与える悪影響が大きな問題となっている。
【０００４】
バイオマスガスを通常のガスエンジンの燃料として使用可な木タールの含有量の目安は、１０ppｍ程度以下である。しかし、１０ppm以下の含有量を実現するには、タール除去のための特殊なフィルター装置をガス化装置側に設けるか、例えば特許文献１に記載されているようなタール除去効率の高い高性能のタール改質装置を追加設置する必要がある。フィルター装置を設けると、設備費が増大するだけでなく、煩雑なフィルター交換作業を定期的に実行する必要があるので、保守に要する作業負担と費用も大幅に増大する。同様に、高性能のタール改質装置を追加設置すると、設備全体の建設費と保守作業の負担増につながる。
【０００５】
一方、バイオマスガス中のタールの含有量を１００ppm程度に抑制するのは比較的容易である。しかし、この１００ppm程度のタールを含有するバイオマスガスを通常のガスエンジンの燃料として使用した場合、ＬＰガス等の不純物を含まない汎用燃料を使用した場合と比較して分解点検間隔を極端に短くし、頻繁にガスエンジン内部を清掃しなければエンジントラブルが避けられず、信頼性低下の原因となる。具体的には、高頻度でのエンジン清掃を怠ると、運転開始時や停止時に吸気弁、排気弁、点火プラグ等に付着したタールが、停止後にガスエンジンが冷却された際に固着し、この固着したタールが次回の起動時にガスエンジンが始動しない、吸気弁や排気弁がスムーズに動作しない等の種々のトラブル発生の原因となる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７２６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、特殊なフィルターや高性能のガス改質装置を使用することなく、かつ内燃式原動機の分解点検頻度を通常の汎用燃料使用時と同程度に抑制しつつ、内燃式原動機に悪影響を及ぼす成分がある程度の量（タールの場合には１００ppm程度）含まれるリサイクルガスにより内燃式原動機を運転可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、  不純物を含有するリサイクルガスと汎用燃料の両方を燃料として運転可能な内燃式原動機と、前記リサイクルガスを前記内燃式原動機に供給可能なリサイクルガス供給源と、前記汎用燃料を前記内燃式原動機に供給可能な汎用燃料供給源とからなる内燃式原動機の運転制御システムにおいて、前記内燃式原動機の起動から暖機運転終了までは前記汎用燃料のみが前記内燃式原動機に供給され、前記暖機運転終了後は前記内燃式原動機に供給する燃料が前記汎用燃料から前記リサイクルガスに切り替えられ、かつ前記内燃式原動機の停止前の予め定めた時間の間前記内燃式原動機に供給する燃料が前記リサイクルガスから前記汎用燃料に切り替えられるように、前記リサイクルガス供給源及び前記汎用燃料供給源から前記内燃式原動機への燃料供給を制御する制御手段を備えることを特徴とする、内燃式原動機の運転制御システムを提供する。
【０００９】
内燃式原動機の起動時には内燃式原動機の温度が十分上昇しておらず比較的低温である。この比較的低温の状態で内燃式原動機に燃料としてリサイクルガスを供給すると、リサイクルガスに含まれるタール等の不純物は低粘度の状態にあるので、内燃式原動機の吸気弁、排気弁、点火プラグ等に付着しやすい。そして、吸気弁、排気弁、点火プラグ等に付着したタール等の不純物は内燃式原動機の停止後に固着し、次回の起動時にガスエンジンが始動しない、吸気弁や排気弁がスムーズに動作しない等の種々のトラブル発生の原因となる。しかし、本発明の内燃式原動機の運転制御システムでは、内燃式原動機の起動から暖機運転終了まで、すなわち内燃式原動機の起動後その温度が十分上昇するまでの間は、タール等の不純物を含むリサイクルガスではなく汎用燃料を内燃式原動機に対して供給するので、起動時おける内燃式原動機へのタール等の不純物の固着が生じない。
【００１０】
内燃式原動機の停止時に内燃式原動機の内部（シリンダ室等）にリサイクルガスが残留していると、運転停止後の内燃式原動機の温度低下に伴って残留するリサイクルガスの温度も低下する。その結果、リサイクルガスに含まれるタール等の不純物の粘度が低下し、内燃式原動機の吸気弁、排気弁、点火プラグ等に付着して固着し、種々のトラブル発生の原因となる。しかし、本発明の内燃式原動機の運転制御システムでは、内燃式原動機の停止前の予め定めた時間の間、内燃式原動機に供給する燃料をリサイクルガスから汎用燃料に切り替えるので、内燃式原動機の停止時には内燃式原動機の内部にリサイクルガスが残留していない。また、リサイクルガスを燃料とする運転中に付着したタール等は汎用燃料を燃料とする運転で清掃される。よって、停止時おける内燃式原動機へのタール等の不純物の固着が生じない。
【００１１】
以上のように、本発明の内燃式原動機の運転制御システムによれば、起動時及び停止時おける内燃式原動機へのタール等の不純物の固着が生じないので、特殊なフィルターや高性能のガス改質装置を使用することなく、かつ内燃式原動機の分解点検頻度を通常の汎用燃料使用時と同程度に抑制しつつ、内燃式原動機に悪影響を及ぼす不純物がある程度の量（タールの場合には１００ppm程度）含まれるリサイクルガスを使用して内燃式原動機を運転できる。
【００１２】
具体的には、前記内燃式原動機の冷却水の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記供給制御手段は、前記内燃式原動機の始動後前記温度検出手段で検出された冷却水温度が予め定められた設定温度に達すると暖機運転終了であると判断し、前記内燃式原動機に供給する燃料を前記汎用燃料から前記リサイクルガスに切り替える。
【００１３】
あるいは、燃料供給制御手段は、内燃式原動機の起動後内燃式原動機の温度が十分上昇したとみなせる時間が経過すれば暖機運転終了であると判断し、前記内燃式原動機に供給する燃料を前記汎用燃料から前記リサイクルガスに切り替えてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る内燃式原動機の運転制御システムによれば、内燃式原動機の起動から暖機運転終了まで、及び内燃式原動機の停止までの予め定めた時間の間は、タール等の不純物を含むリサイクルガスではなく汎用燃料を内燃式原動機に供給するので、特殊なフィルターや高性能のガス改質装置を使用することなく、かつ内燃式原動機の分解点検頻度を通常の汎用燃料使用時と同程度に抑制しつつ、内燃式原動機に悪影響を及ぼす成分がある程度の量（タールの場合には１００ppm程度）含まれるリサイクルガスにより内燃式原動機を運転できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１に示す本発明の実施形態に係る内燃式原動機の運転制御システムは、木質バイオマス（リサイクルガス）とＬＰガス（汎用ガス）の両方を燃料として運転可能な内燃式原動機であるデュアルヒューエルエンジン１を備える。デュアルヒューエルエンジン１は発電機２を駆動する。また、デュアルヒューエルエンジン１は、図示しない吸気弁、排気弁、点火プラグ等に加え、冷却水が循環する冷却水配管３を備える。この冷却水配管３の一部には冷却水を冷却するための熱交換器４と冷却ファン５が設けられている。さらに、冷却水配管３には冷却水の温度を検出する温度センサ（温度検出手段）６が配置されている。
【００１７】
デュアルヒューエルエンジン１に木質バイオマスガスを供給するためのバイオマスガス供給源１１が設けられている。このバイオマスガス供給源１１から第１供給ライン１２を介してデュアルヒューエルエンジン１に木質バイオマスガスが供給される。第１供給ライン１２には、バイオマスガス供給源１１からデュアルヒューエルエンジン１への木質バイオマスの供給の有無及び供給量を制御可能な第１制御バルブ１３が配置されている。バイオマスガス供給源１１は木質バイオマスガスを発生するガス化装置等を備える。バイオマスガス供給源１１からデュアルヒューエルエンジン１に供給される木質バイオマスガスは、高品質である必要はなく１００ppm程度であればデュアルヒューエルエンジン１に悪影響を及ぼす不純物であるタールを含有していてもよい。従って、タールの含有量を１０ppm以下まで大幅に低減させるために、バイオマスガス供給源１１側に特殊なフィルター装置や高性能のタール改質装置を設ける必要はない。
【００１８】
また、デュアルヒューエルエンジン１にＬＰガスを供給するためのＬＰガス供給源１４が設けられている。このＬＰガス供給源１４から第２供給ライン１５を介してデュアルヒューエルエンジン１にＬＰガスが供給される。第２供給ライン１５には、ＬＰガス供給源１４からデュアルヒューエルエンジン１へのＬＰガスの供給の有無及び供給量を制御可能な第２制御バルブ１６が配置されている。
【００１９】
さらに、デュアルヒューエルエンジン１に空気を供給するための空気供給源１７が設けられている。この空気供給源１７から第３供給ライン１８を介してデュアルヒューエルエンジン１に空気が供給される。第３供給ライン１８には、空気供給源１７からデュアルヒューエルエンジン１への空気の供給の有無及び供給量を制御可能な第３制御バルブ１９が配置されている。
【００２０】
コントローラ（制御手段）２１は、操作盤２２から入力される起動や運転停止の命令、温度センサ６の検出温度等に基づいて、デュアルヒューエルエンジン１、第１制御バルブ１３、第２制御バルブ１６、及び第３制御バルブ１９の動作を制御する。
【００２１】
次に、図２のフローチャートと図３のタイムチャートを参照して、コントローラ２１により実行される制御の詳細を説明する。
【００２２】
操作盤２２から起動命令が入力されると（ステップＳ１）、第２制御バルブ１６及び第３制御バルブを開弁し（ステップＳ２，Ｓ３）、ＬＰガスと空気を供給してデュアルヒューエルエンジン１を起動する。そして、温度センサ６の検出温度Ｔが予め定められた設定温度Ｔｓｅｔ以上になるまで、すなわちデュアルヒューエルエンジン１の温度が十分に上昇して暖機運転が終了したとみなせるまで（ステップＳ４）、バイオマスガス供給源１１からの木質バイオマスガスの供給を行わずＬＰガスのみを燃料としてデュアルヒューエルエンジン１を運転する（図３の時間ｔ０〜ｔ１）。
【００２３】
デュアルヒューエルエンジン１の起動時にはその温度が十分上昇しておらず比較的低温である。この比較的低温の状態でデュアルヒューエルエンジン１に燃料として木質バイオマスガスを供給すると、低粘度の状態にある木質バイオマスガスに含まれるタールがデュアルヒューエルエンジン１の吸気弁、排気弁、点火プラグ等に付着しやすい。しかし、本実施形態では、デュアルヒューエルエンジン１の起動後暖機運転終了までは、木質バイオマスガスではなくタールを含まないＬＰガスをデュアルヒューエルエンジン１の燃料として使用することにより、吸気弁、排気弁、点火プラグ等へのタールの付着を防止できる。
【００２４】
温度センサ６の検出温度Ｔが設定温度Ｔｓｅｔ以上となれば（ステップＳ４）、第１制御バルブ１３を開弁すると共に、第２制御バルブ１６を閉弁し（ステップＳ５，６）、デュアルヒューエルエンジン１に供給する燃料をＬＰガスからバイオマスガス供給源１１からの木質バイオマスガスに切り替える。暖機運転は既に終了してデュアルヒューエルエンジン１の温度は十分に上昇しているので、木質バイオマスガスに含まれるタールの吸気弁、排気弁、点火プラグ等への付着は殆ど生じない。
【００２５】
操作盤２２から運転停止命令が入力されるまで（ステップＳ７）、バイオマスガス供給源１１からデュアルヒューエルエンジン１に木質バイオマスガスが供給される（図３の時間ｔ１〜ｔ２）。
【００２６】
操作盤２２から運転停止命令が入力されると（ステップＳ７）、第１制御バルブ１３を閉弁すると共に第２制御バルブ１６を開弁し（ステップＳ８，Ｓ９）、デュアルヒューエルエンジン１に供給する燃料を木質バイオマスガスからＬＰガスに切り替える。また、タイマによる計時を開始する（ステップＳ１０）。そして、このタイマでの計時時間ｔが予め定められた設定時間ｔｓｅｔに達すると（ステップＳ１１）、ＬＰガスと空気の供給を遮断するために第２制御バルブ１６及び第３制御バルブ１９を閉弁し（ステップＳ１２，Ｓ１３）、デュアルヒューエルエンジン１を停止する（図３の時間ｔ２〜ｔ３）。
【００２７】
デュアルヒューエルエンジン１の停止時にシリンダ室内に木質バイオマスガスが残留していると、運転停止後の温度低下に伴って残留している木質バイオマスガスの温度も低下し、その結果、タールの粘度が低下して吸気弁、排気弁、点火プラグ等に付着して固着する。しかし、本発明の内燃式原動機の運転制御システムでは、デュアルヒューエルエンジン１の停止前の予め定めた設定時間ｔｓｅｔの間、デュアルヒューエルエンジン１に供給する燃料を木質バイオマスガスからＬＰガスに切り替えるので、デュアルヒューエルエンジン１の停止時に木質バイオマスガスが残留していない。また、リサイクルガスを燃料とする運転中（時間ｔ１〜２）に付着したタール等は汎用燃料を燃料とする運転（時間ｔ２〜ｔ３）で清掃される。よって、停止時おけるタールの固着を防止できる。
【００２８】
以上のように、本実施形態の内燃式原動機の運転制御システムでは、デュアルヒューエルエンジン１の起動から暖機運転終了まで（図３の時間ｔ０〜ｔ１）、及びデュアルヒューエルエンジン１の停止までの設定時間ｔｓｅｔの間は、タールを含有する木質バイオマスガスではなくＬＰガスをデュアルヒューエルエンジン１に供給することで、起動時及び停止時おけるデュアルヒューエルエンジン１へのタールの固着を防止している。よって、特殊なフィルターや高性能のガス改質装置を使用することなく、かつデュアルヒューエルエンジン１の分解点検頻度を通常の汎用燃料使用時と同程度に抑制しつつ、１００ppm程度のタールを含有する木質バイオマスでデュアルヒューエルエンジン１を運転できる。
【００２９】
本発明は前記実施形態に限定されず種々の変形が可能である。例えば、リサイクルガスは木質バイオマスガス以外の他のバイオマスガスや廃タイヤ等から生成したガス等であってもよく、汎用燃料はＬＰガス以外のガソリン、軽油、重油等であってもよい。また、使用する汎用燃料に応じて、デュアルヒューエルエンジンは２種類のガス燃料で運転可能なものであっても、ガス燃料と液体燃料で運転可能なものであってもよい。さらに、暖機運転終了に関しては、デュアルヒューエルエンジンの起動後その温度が十分上昇したとみなせる時間が経過した時点で、コントローラが暖機運転終了であると判断してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃式原動機システムの運転制御システムを示すブロック図。
【図２】本発明の実施形態に係る内燃式運転制御システムの動作を説明するためのフローチャート。
【図３】本発明の実施形態に係る内燃式運転制御システムの動作を説明するための模式的なタイムチャート。
【符号の説明】
【００３１】
１  デュアルヒューエルエンジン
２  発電機
３  冷却水配管
４  熱交換器
５  冷却ファン
６  温度センサ
１１  バイオマスガス供給源
１２  第１供給ライン
１３  第１制御バルブ
１４  ＬＰガス供給源
１５  第２供給ライン
１６  第２制御バルブ
１７  空気供給源
１８  第３供給ライン
１９  第３制御バルブ
２１  コントローラ
２２  操作盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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