(57)【要約】【課題】低コストで発電を行うことができる簡素な発電装置及び発電装置の制御方法を提供する。【解決手段】発電装置は、タンクＴと、エネルギ変換部と、クラッチＣＬと、発電機Ｇと、エンジンＥと、を備えている。エネルギ変換部は、タンクＴから圧縮ガスが導入されることにより第１トルクを得る。クラッチＣＬは、接続状態と、開放状態と、に切替える。発電機Ｇは、接続状態に切替えられたクラッチＣＬを介して第１トルクが伝達され、発電する。エンジンＥは、発電機Ｇから第１トルクが伝達され、燃料ガスを用いて第２トルクを得て、第２トルクを発電機Ｇに伝達する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮ガスを貯蔵するタンクと、
前記タンクから前記圧縮ガスが導入されることにより第１トルクを得るエネルギ変換部と、
トルクの伝達を許可する接続状態と、トルクの伝達を禁止する開放状態と、に切替えるクラッチと、
前記接続状態に切替えられた前記クラッチを介して前記エネルギ変換部から前記第１トルクが伝達され、発電する発電機と、
前記発電機から前記第１トルクが伝達され、燃料ガスを用いて第２トルクを得て、前記第２トルクを前記発電機に伝達するエンジンと、を備えている発電装置。
【請求項２】
前記タンクは、前記エネルギ変換部に前記第１トルクを少なくとも１分間生じさせるだけの前記圧縮ガスを貯蔵している請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記タンク内の圧力を計測する圧力計と、
前記タンクに接続され、前記タンク内への圧縮したガスの導入を許可する開状態と、前記タンクを気密に閉塞する閉状態と、に切替える供給弁と、をさらに備えている請求項１に記載の発電装置。
【請求項４】
前記圧縮ガスは、高圧空気又は高圧の不活性ガスである請求項１に記載の発電装置。
【請求項５】
前記エンジンの回転数を計測する回転計と、
前記エンジンに接続され、開度を調節し、前記エンジンへの前記燃料ガスの導入量を調節する導入調節弁と、をさらに備えている請求項１に記載の発電装置。
【請求項６】
前記エネルギ変換部に接続され、前記エネルギ変換部に導入された前記圧縮ガスの外部への放出を許可する開状態と、閉状態と、に切替える放出弁をさらに備えている請求項１に記載の発電装置。
【請求項７】
前記タンクと前記エネルギ変換部との間に接続され、前記エネルギ変換部への前記圧縮ガスの導入を許可し外気の導入を禁止する第１開放状態と、前記エネルギ変換部への外気の導入を許可し前記圧縮ガスの導入を禁止する第２開放状態と、に切替える三方弁をさらに備えている請求項１に記載の発電装置。
【請求項８】
前記三方弁と前記エネルギ変換部との間に接続され、開度を調節し、前記三方弁から前記エネルギ変換部への前記圧縮ガスの流量を調節する流量調節弁をさらに備えている請求項７に記載の発電装置。
【請求項９】
前記三方弁が前記第２開放状態に切替えられている状態で、
前記クラッチは、前記接続状態に切替えられ、前記発電機から前記エネルギ変換部に前記第２トルクを伝達し、
前記エネルギ変換部は、前記第２トルクが伝達されることにより、前記三方弁を介して外気を取込み、外気を圧縮して前記タンク内に導入する請求項７に記載の発電装置。
【請求項１０】
前記クラッチから前記エネルギ変換部への前記第２トルクの伝達速度を遅くする減速機をさらに備えている請求項９に記載の発電装置。
【請求項１１】
前記エネルギ変換部と前記タンクとの間に接続され、ガスの流れを前記エネルギ変換部から前記タンクへの一方向に制限する逆止弁をさらに備えている請求項９に記載の発電装置。
【請求項１２】
前記タンク内の圧力を計測する圧力計と、
前記エンジンの回転数を計測する回転計と、
前記エンジンに接続され、開度を調節し、前記エンジンへの前記燃料ガスの導入量を調節する導入調節弁と、
前記エネルギ変換部に接続され、前記エネルギ変換部に導入された前記圧縮ガスの外部への放出を許可する開状態と、閉状態と、に切替える放出弁と、
前記タンクと前記エネルギ変換部との間に取付けられ、前記エネルギ変換部への前記圧縮ガスの導入を許可し外気の導入を禁止する第１開放状態と、前記エネルギ変換部への外気の導入を許可し前記圧縮ガスの導入を禁止する第２開放状態と、に切替える三方弁と、
前記三方弁と前記エネルギ変換部との間に取付けられ、開度を調節し、前記三方弁から前記エネルギ変換部への前記圧縮ガスの流量を調節する流量調節弁と、
前記圧力計で計測した情報と、前記回転計で計測した情報と、前記発電機から出力される交流電力の電圧値、周波数及び電流値の情報と、を基に、前記クラッチの前記接続状態又は開放状態への切替えと、前記導入調節弁の開度の調節と、前記放出弁の前記開状態又は閉状態への切替えと、前記三方弁の前記第１開放状態又は第２開放状態への切替えと、前記流量調節弁の開度の調節と、を制御する制御部と、をさらに備えている請求項１に記載の発電装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記回転計で計測した情報、又は前記発電機から出力される交流電力の電圧値若しくは周波数の情報が安定状態から変動したと判断した際、前記クラッチを前記接続状態に切替え、前記三方弁を前記第１開放状態に切替え、前記放出弁を前記開状態に切替え、前記流量調節弁を開状態に切替え、前記エンジンの回転数、又は前記発電機から出力される交流電力の電圧値若しくは周波数を、前記安定状態の値に回復させ、安定させる請求項１２に記載の発電装置。
【請求項１４】
前記燃料ガスの発熱量は、１２．５ＭＪ／Ｎｍ３以下である請求項１に記載の発電装置。
【請求項１５】
圧縮ガスを貯蔵するタンクと、エネルギ変換部と、トルクの伝達を許可する接続状態と、トルクの伝達を禁止する開放状態と、に切替えるクラッチと、発電機と、エンジンと、を備えている発電装置の制御方法において、
前記クラッチを前記接続状態に切替え、
前記エネルギ変換部に前記圧縮ガスを導入し、
前記エネルギ変換部に生じた第１トルクを前記クラッチを介して前記発電機に伝達し、発電し、
前記発電機から前記エンジンに前記第１トルクを伝達し、前記燃料ガスを用いて前記エンジンに第２トルクを生じさせ、
前記エンジンから前記発電機に前記第２トルクを伝達する発電装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発電装置及び発電装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発電装置として、燃料ガスを用いるエンジンを備えた発電装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５５４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記燃料ガスに、高発熱量の燃料ガスとして、都市ガスやプロパンガス等を用いることにより、安定した発電を行うことができる。しかし、発熱量の高い燃料ガスを用いた場合、発電のコストが高くなってしまう。そこで、発電のコストを抑えるため、発熱量の高い燃料ガスに替えて発熱量の低い燃料ガスを用いることが考えられる。しかし、この場合は、発電初期から十分な発電を行うことが困難である。その他、発電装置の構造としては、複雑にならないことが望まれている。  
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、低コストで発電を行うことができる簡素な発電装置及び発電装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態に係る発電装置は、圧縮ガスを貯蔵するタンクと、前記タンクから前記圧縮ガスが導入されることにより第１トルクを得るエネルギ変換部と、トルクの伝達を許可する接続状態と、トルクの伝達を禁止する開放状態と、に切替えるクラッチと、前記接続状態に切替えられた前記クラッチを介して前記エネルギ変換部から前記第１トルクが伝達され、発電する発電機と、前記発電機から前記第１トルクが伝達され、燃料ガスを用いて第２トルクを得て、前記第２トルクを前記発電機に伝達するエンジンと、を備えている。
【０００６】
また、一実施形態に係る発電装置の制御方法は、圧縮ガスを貯蔵するタンクと、エネルギ変換部と、トルクの伝達を許可する接続状態と、トルクの伝達を禁止する開放状態と、に切替えるクラッチと、発電機と、エンジンと、を備えている発電装置の制御方法において、前記クラッチを前記接続状態に切替え、前記エネルギ変換部に前記圧縮ガスを導入し、前記エネルギ変換部に生じた第１トルクを前記クラッチを介して前記発電機に伝達し、発電し、前記発電機から前記エンジンに前記第１トルクを伝達し、前記燃料ガスを用いて前記エンジンに第２トルクを生じさせ、前記エンジンから前記発電機に前記第２トルクを伝達する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、一実施形態に係る発電装置を示すブロック図である。
【図２】図２は、上記発電装置の制御方法を示すフロー図である。
【図３】図３は、図２に続く、上記発電装置の制御方法を示すフロー図である。
【図４】図４は、図３に続く、上記発電装置の制御方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら一実施形態に係る発電装置及び発電装置の制御方法について詳細に説明する。  
図１は、本実施形態に係る発電装置を示すブロック図である。図１に示すように、発電装置は、タンクＴと、エネルギ変換部としての圧縮機（空気圧縮機）Ａと、クラッチＣＬと、発電機Ｇと、エンジンＥと、を備えている。さらに、発電装置は、減速機Ｂと、制御部Ｃと、蓄電池Ｄと、圧力計Ｍ１と、回転計Ｍ２と、を備えている。またさらに、発電装置は、三方弁Ｖ１と、供給弁Ｖ２と、導入調節弁Ｖ３と、放出弁Ｖ４と、流量調節弁Ｖ５と、逆止弁Ｖ６と、を備えている。
【０００９】
タンクＴは、圧縮ガスを貯蔵する。圧縮ガスとしては、各種のガスを用いることができるが、高圧空気や、高圧の不活性ガスを利用することが好ましい。空気及び不活性ガスは、無害で安全性の高いガスである。
【００１０】
タンクＴは、圧縮機Ａに後述する第１トルクを少なくとも１分間生じさせるだけの圧縮ガスを貯蔵している。理想的には、タンクＴは、圧縮機Ａに後述する第１トルクを５分間生じさせるだけの圧縮ガスを貯蔵している。タンクＴの圧縮ガスを利用することにより、発電装置による発電を始動させることができる。タンクＴは、上記の圧縮ガスを貯蔵できる容積を有している。タンクＴは、耐圧を有し、少なくとも第二種圧力容器の規格を有している。  
なお、圧縮ガスの系統と、後述する燃料ガスの系統とは、別であり、互いに独立して作動する。
【００１１】
圧力計Ｍ１は、タンクＴに気密に取付けられた配管Ｐ１を通してタンクＴ内の圧力を計測する。  
供給弁Ｖ２は、タンクＴに取付けられている。この実施形態において、供給弁Ｖ２の一端部は配管Ｐ２を介してタンクＴに気密に接続されている。供給弁Ｖ２の他端部は圧縮された高圧のガス（例えば、空気）の入った図示しないボンベに気密に接続されている。供給弁Ｖ２は、タンクＴ内へのガス（圧縮したガス）の導入を許可する開状態と、タンクＴを気密に閉塞する閉状態と、に切替える。後述するが、タンクＴ内の圧力が第１規定値未満となった際に、ガスがタンクＴ内に導入される。
【００１２】
圧縮機Ａはエネルギを変換する。例えば、圧縮機Ａはトルクを風力に変換する。また、圧縮機Ａは風力をトルクに変換することも可能である。詳しくは、圧縮機Ａは、タンクＴから圧縮ガスが導入されることにより第１トルクを得て、第１トルクを第１駆動軸Ｓ１に伝達する。
【００１３】
また、圧縮機Ａは、第１駆動軸Ｓ１から後述する第２トルクが伝達されることにより、外気を取込み、外気を圧縮してタンクＴ内に導入する。上記のように、タンクＴに外気を高圧貯蔵することができる。このように外気を貯蔵することにより、発電装置による発電の始動に利用することができる。
【００１４】
クラッチＣＬは、第２駆動軸Ｓ２と第３駆動軸Ｓ３とに接続されている。クラッチＣＬは、第２駆動軸Ｓ２と第３駆動軸Ｓ３との間で、トルクの伝達を許可する接続状態と、トルクの伝達を禁止する開放状態（断絶状態）と、に切替える。
【００１５】
クラッチＣＬが接続状態に切替えられ、第２駆動軸Ｓ２が原動軸であり第３駆動軸Ｓ３が従動軸である場合、クラッチＣＬは、第２駆動軸Ｓ２から第３駆動軸Ｓ３に第１トルクを伝達する。クラッチＣＬが接続状態に切替えられ、第３駆動軸Ｓ３が原動軸であり第２駆動軸Ｓ２が従動軸である場合、クラッチＣＬは、第３駆動軸Ｓ３から第２駆動軸Ｓ２に第２トルクを伝達する。
【００１６】
減速機Ｂは、第１駆動軸Ｓ１と第２駆動軸Ｓ２とに接続されている。上記第２駆動軸Ｓ２が従動軸である場合、減速機Ｂは、クラッチＣＬ（第２駆動軸Ｓ２）から圧縮機Ａ（第１駆動軸Ｓ１）への第２トルクの伝達速度を遅くする。これにより、第１駆動軸Ｓ１の回転数を第２駆動軸Ｓ２の回転数より少なくすることができる。上記第２駆動軸Ｓ２が原動軸である場合、減速機Ｂは、上記機能とは逆に機能し、第２駆動軸Ｓ２の回転数を第１駆動軸Ｓ１の回転数より多くすることができる。
【００１７】
発電機Ｇは、第３駆動軸Ｓ３と第４駆動軸Ｓ４とに接続されている。発電機Ｇは、接続状態に切替えられたクラッチＣＬなどを介して圧縮機Ａから第１トルクが伝達され、回転し、発電する。また、発電機Ｇは、第４駆動軸Ｓ４を介してエンジンＥから第２トルクが伝達され、発電する。これにより、発電機Ｇは、発電装置の図示しない負荷部に交流電力を出力する。発電機Ｇは、負荷部の周波数（例えば５０Ｈｚや６０Ｈｚ）に対応した回転数（例えば、１５００ｒｐｍや１８００ｒｐｍ）で回転する。
【００１８】
ここで、発電機Ｇは、圧縮機Ａから伝達される第１トルクをさらにエンジンＥに伝達することができる。この場合、発電機Ｇは、エンジンＥを回転させるモータとして機能することができる。なお、交流電力は、蓄電池Ｄにも与えられる。この実施形態において、発電機Ｇに誘導電動機を用いている。
【００１９】
エンジンＥは、第４駆動軸Ｓ４に接続されている。エンジンＥ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。エンジンＥは、発電機Ｇ（第４駆動軸Ｓ４）から第１トルクが伝達され、燃料ガスを用いて第２トルクを得る。
【００２０】
詳しくは、エンジンＥは、第１トルクが伝達されることで回転を開始し、ピストンが上下に動作するため、燃料ガスの吸気を開始する。この際、自然に燃料ガスと酸素を含む空気（新気）との混合ガスがエンジンＥ内部に導入される。その後、混合ガスにスパークプラグにより点火（着火）することで混合ガスを爆発的に燃焼させ、第２トルクを得る。これにより、エンジンＥは始動する。エンジンＥの排気ガスは、エンジンＥの燃焼室から排気経路Ｆを通って放出される。
【００２１】
なお、必要に応じてエンジンＥ内部への空気の導入を停止することができる。この場合、エンジンＥ内部へは燃料ガスのみが導入され、エンジンＥは第２トルクを得る。エンジンＥは、上記第２トルクを第４駆動軸Ｓ４を介して発電機に伝達する。
【００２２】
第４駆動軸Ｓ４の接続関係を詳しく説明すると、第４駆動軸Ｓ４は、エンジンＥの回転軸（図示されず）と、発電機Ｇのロータ（図示されず）とに接続されている。このため、エンジンＥは、発電機Ｇと同期して回転する。このため、本実施形態では、エンジンＥ及び発電機Ｇは、ほぼ一定の回転数で回転する。
【００２３】
回転計Ｍ２は、エンジンＥの回転数を計測する。  
導入調節弁Ｖ３は、エンジンに接続されている。この実施形態において、導入調節弁Ｖ３の一端部は配管Ｐ６を介してエンジンＥに気密に接続されている。導入調節弁Ｖ３の他端部は燃料ガスの入った図示しない燃料ガス供給源に気密に接続されている。導入調節弁Ｖ３は、開度を調節し、エンジンＥへの燃料ガスの導入量を調節する。例えば、導入調節弁Ｖ３は、燃料ガス供給源における燃料ガスの圧力を考慮して開度を調節可能である。
【００２４】
ここで、燃料ガスとしては、発熱量の低い燃料ガスを利用することができる。この実施形態において、燃料ガスの発熱量は、１２．５ＭＪ／Ｎｍ３以下である。例えば、燃料ガスとして、高温ガス化炉ガス、木質ガス、石炭ガス化ガス、浸炭ガスを利用することができる。
【００２５】
燃料ガス供給源は、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、エンジンＥで処理される。燃料ガス供給源が浸炭炉である場合、燃料ガスには、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、エンジンＥで燃やされる成分は、水素及び一酸化炭素である。
【００２６】
放出弁Ｖ４は、配管Ｐ７を介して圧縮機Ａに接続されている。放出弁Ｖ４は、圧縮機Ａに導入された圧縮ガスの外部への放出を許可する開状態と、閉状態と、に切替える。すなわち、放出弁Ｖ４は、開状態に切替えることで、圧縮機Ａで使用したガスを外部に放出することができる。
【００２７】
三方弁Ｖ１は、タンクＴと圧縮機Ａとの間に接続されている。詳しくは、三方弁Ｖ１は、配管Ｐ３と配管Ｐ４との間に接続されている。三方弁Ｖ１は、第１開放状態と、第２開放状態と、に切替える。第１開放状態は、タンクＴから圧縮機Ａへの圧縮ガスの導入を許可し、外気の導入を禁止する状態である。第２開放状態は、圧縮機Ａへの外気の導入を許可し、タンクＴから圧縮ガスの導入を禁止する状態である。
【００２８】
流量調節弁Ｖ５は、三方弁Ｖ１と圧縮機Ａとの間に接続されている。詳しくは、流量調節弁Ｖ５は、開度を調節し、三方弁Ｖ１から圧縮機Ａへの圧縮ガスの流量を調節する。  
逆止弁Ｖ６は、圧縮機ＡとタンクＴとの間に接続されている。この実施形態において、逆止弁Ｖ６の一端部は配管Ｐ７を介して圧縮機Ａに気密に接続され、逆止弁Ｖ６の他端部は配管Ｐ８を介してタンクＴに気密に接続されている。逆止弁Ｖ６は、ガスの流れを圧縮機ＡからタンクＴへの一方向に制限する。上記のように、発電装置は、タンクＴに貯蔵されているガスが逆流しないような構成を採っている。
【００２９】
制御部Ｃは、圧力計Ｍ１で計測した情報（電気信号）と、回転計Ｍ２で計測した情報（電気信号）と、発電機Ｇから出力される交流電力の電圧値、周波数及び電流値の情報（電気信号）と、を取得し、監視する。制御部Ｃは、取得した情報を基に、クラッチＣＬの接続状態又は開放状態への切替えと、供給弁Ｖ２の前記開状態又は閉状態への切替えと、導入調節弁Ｖ３の開度の調節と、放出弁Ｖ４の開状態又は閉状態への切替えと、三方弁Ｖ１の第１開放状態又は第２開放状態への切替えと、流量調節弁Ｖ５の開度の調節と、を制御する。  
上記制御部Ｃを用いることで自動で制御（調節）することができるが、発電装置の使用者による監視の下、使用者が手動で制御（調節）することもできる。例えば、使用者は、三方弁Ｖ１の切替え、流量調節弁Ｖ５の開度の調節、クラッチＣＬの切替えを手動で制御することができる。
【００３０】
例えば、回転計Ｍ２で計測した情報、又は発電機Ｇから出力される交流電力の電圧値若しくは周波数の情報が安定状態から変動したと判断した際、制御部Ｃは、クラッチＣＬを接続状態に切替え、三方弁Ｖ１を第１開放状態に切替え、放出弁Ｖ４を開状態に切替え、流量調節弁Ｖ５を開状態に切替える。これにより、制御部Ｃは、エンジンＥの回転数及び発電機Ｇから出力される交流電力の値を、上記安定状態の値に回復させ、安定させることができる。
【００３１】
上記の発電装置は、商用ガス（都市ガス、プロパンガスなど）を用いなくとも、低発熱量の燃料ガスを用いて良好に発電を行うことができ、これにより自立運転が可能となる。また、発電中も、制御部Ｃによる制御により、エンジンＥの回転数を一定に保ち、発電機Ｇから出力される交流電力を一定に維持することができる。
【００３２】
導入調節弁Ｖ３の開度の調節により予め燃料ガス及び空気が最適に混合された混合ガスの流量を適切に制御し、エンジンＥの回転数を第２規定値に制御することができる。制御部Ｃは、回転計Ｍ２で計測した情報を取得し、導入調節弁Ｖ３が適切な開度になるよう自動制御する。
【００３３】
次に、発電装置の制御方法について説明する。  
図２は、発電装置の制御方法を示すフロー図である。図３は、図２に続く、発電装置の制御方法を示すフロー図である。図４は、図３に続く、発電装置の制御方法を示すフロー図である。図２乃至図４に示す発電装置の制御方法は、発電装置の始動方法、発電量や周波数を安定させるための方法、発電中におけるタンクＴへのガス貯蔵方法などを含んでいる。以下、制御部Ｃを用いて自動制御する場合について説明するが、発電装置の使用者が手動で制御することも可能である。
【００３４】
ここで、発電装置の制御の際の前提条件について説明する。
【００３５】
・三方弁Ｖ１は第２開放状態に切替えられている（発電装置の始動前）。
【００３６】
・供給弁Ｖ２及び放出弁Ｖ４は閉状態に切替えられている（発電装置の始動前）。
【００３７】
・導入調節弁Ｖ３は開状態（例えば開度１００％）に切替えられている（発電装置の始動前）。
【００３８】
・クラッチＣＬは開放状態に切替えられている（発電装置の始動前）。
【００３９】
・エンジンＥの回転数、発電機Ｇから出力される交流電力の電圧値、周波数及び電流値、並びにタンクＴ内の圧力の情報は、常時、監視（取得）する（発電装置の始動後）。
【００４０】
図１及び図２に示すように、発電装置の制御方法が開始されると、発電装置の自立運転が開始され、まず、ステップＳ１において、制御部Ｃは、クラッチＣＬを接続状態に切替える。続いて、ステップＳ２において、制御部Ｃは、圧力計Ｍ１で計測した情報（タンクＴ内の圧力値）を基に、タンクＴ内の圧力が第１規定値以上であるかどうかを判断する。
【００４１】
上記第１規定値未満である場合（ステップＳ２）、ステップＳ３に移行し、制御部Ｃは、供給弁Ｖ２を開状態に切替え、タンクＴ内の圧力が第１規定値以上となるまでボンベからタンクＴ内にガス（高圧のガス）を導入する。第１規定値以上となった後、制御部Ｃは、供給弁Ｖ２を閉状態に切替え、ステップＳ２に移行する。
【００４２】
上記第１規定値以上である場合（ステップＳ２）、ステップＳ４に移行し、制御部Ｃは、三方弁Ｖ１を第１開放状態に切替え、流量調節弁Ｖ５を開状態（例えば開度１００％）に切替え、放出弁Ｖ４を開状態に切替える。
【００４３】
これにより、圧縮機Ａには、タンクＴから、配管Ｐ３、三方弁Ｖ１、配管Ｐ４、流量調節弁Ｖ５及び配管Ｐ５を介して圧縮ガスが導入され、圧縮機Ａは、第１トルクを得る。圧縮機Ａで使用された圧縮ガスは、配管Ｐ７及び放出弁Ｖ４を介して外部へ放出される。
【００４４】
第１トルクは、第１駆動軸Ｓ１、減速機Ｂ、第２駆動軸Ｓ２、クラッチＣＬ及び第３駆動軸Ｓ３を介して発電機Ｇに伝達され、さらに第４駆動軸Ｓ４を介してエンジンＥに伝達される。このため、発電機Ｇは発電を開始し、負荷に交流電圧を出力する。エンジンＥは、燃料ガス供給源から導入調節弁Ｖ３及び配管Ｐ６を介して燃料ガスの吸気を開始する。
【００４５】
次いで、ステップＳ５に移行し、制御部Ｃは、エンジンＥが始動しているかどうかを判断する。エンジンＥが始動していない場合（ステップＳ５）はステップＳ６に移行し、エンジンＥが始動している場合（ステップＳ５）はステップＳ８（図３）に移行する。
【００４６】
ステップＳ６において、制御部Ｃの制御の下、エンジンＥ内に導入された混合ガス（燃料ガス）にスパークプラグにより点火し、エンジンＥを始動させる。これにより、エンジンＥは第２トルクを得る。第２トルクは第４駆動軸Ｓ４を介して発電機Ｇに伝達される。その後、ステップＳ７に移行し、制御部Ｃは、回転計Ｍ２で計測した情報（エンジンＥの回転数）を基に、導入調節弁Ｖ３の開度を調節し、エンジンＥの回転数を制御する。
【００４７】
図１及び図３に示すように、ステップＳ８に移行すると、制御部Ｃは、エンジンＥの回転数が第２規定値であるかどうかを判断する。上記第２規定値ではない場合（ステップＳ８）はステップＳ９に移行する。ステップＳ９において、制御部Ｃは、導入調節弁Ｖ３の開度を調節し、回転計Ｍ２で計測した情報を基に、エンジンＥの回転数が第２規定値になるように制御し、ステップＳ１０に移行する。また、上記第２規定値である場合（ステップＳ８）もステップＳ１０に移行する。
【００４８】
続いて、ステップＳ１０において、制御部Ｃは、発電機Ｇによる発電量（発電機Ｇから出力される交流電力の電圧値）及び周波数（発電機Ｇから出力される交流電力の周波数）が安定したかどうかを判断する。上記発電量及び周波数が安定していない場合（ステップＳ１０）はステップＳ８に移行し、上記発電量及び周波数が安定した場合（ステップＳ１０）は、ステップＳ１１に移行する。
【００４９】
次いで、ステップＳ１１において、制御部Ｃは、圧力計Ｍ１で計測した情報を基に、タンクＴ内の圧力が第１規定値以上であるかどうかを判断する。上記第１規定値未満である場合（ステップＳ１１）は、ステップＳ１２に移行し、上記第１規定値以上である場合（ステップＳ１１）は、ステップＳ１５（図４）に移行する。
【００５０】
ステップＳ１２に移行すると、制御部Ｃは、クラッチＣＬが接続状態に切替えられているかどうかを判断する。上記クラッチＣＬが接続状態に切替えられていない場合（ステップＳ１２）、すなわちクラッチＣＬが開放状態に切替えられている場合、ステップＳ１３に移行する。そして、ステップＳ１３において、制御部ＣはクラッチＣＬを接続状態に切替え、ステップＳ１４に移行する。これにより、エンジンＥから第３駆動軸Ｓ３まで伝達されている第２トルクは、さらにクラッチＣＬ、第２駆動軸Ｓ２、減速機Ｂ、及び第１駆動軸Ｓ１を介して圧縮機Ａに伝達される。上記クラッチＣＬが接続状態に切替えられている場合（ステップＳ１２）もステップＳ１４に移行する。
【００５１】
ステップＳ１４に移行すると、制御部Ｃは、三方弁Ｖ１を第２開放状態に、流量調節弁Ｖ５を開状態（例えば開度１００％）に、放出弁Ｖ４を閉状態に、それぞれ切替える。これにより、タンクＴ内の圧力が第１規定値以上になるよう、圧縮機Ａは、三方弁Ｖ１、配管Ｐ４、流量調節弁Ｖ５及び配管Ｐ５を介して外気を取込み、外気を圧縮し、配管Ｐ７、逆止弁Ｖ６及び配管Ｐ８を介してタンクＴ内に圧縮した外気を導入する。
【００５２】
図１及び図４に示すように、続いて、ステップＳ１５に移行すると、制御部Ｃは、クラッチＣＬを開放状態に切替え、ステップＳ１６に移行する。これにより、タンクＴ内に外気が貯蔵され、タンクＴ内の圧力が第１規定値以上に保持される。
【００５３】
次いで、ステップＳ１６において、制御部Ｃは、回転計Ｍ２で計測した情報を基に、エンジンＥの回転数が第２規定値であるかどうかを判断する。上記第２規定値ではない場合（ステップＳ１６）はステップＳ１（図２）に移行し、上記第２規定値である場合（ステップＳ１６）はステップＳ１７に移行する。
【００５４】
その後、ステップＳ１７において、制御部Ｃは、運転中止の要求があるかどうかを判断し、上記要求がない場合はステップＳ８に移行し、上記要求がある場合は、発電装置の制御方法を終了する。つまり、発電装置の自立運転が終了する。
【００５５】
以上のように構成された一実施形態に係る発電装置及び発電装置の制御方法によれば、発電装置は、少なくとも、タンクＴ、圧縮機Ａ、クラッチＣＬ、発電機Ｇ及びエンジンＥを備えている。
【００５６】
エンジンＥが始動した当初は、低発熱量の燃料ガスを使用するため安定した発電を維持することができない。そこで、発電量が安定するまで、エンジンＥの回転数、発電機Ｇから出力する交流電力の電圧値及び周波数などを制御部Ｃで監視し、上記監視している数値が一定になるよう流量調節弁Ｖ５の開度を調節しつつ圧縮ガスを圧縮機Ａに導入させている。
【００５７】
そして、発電量（交流電力）が安定したところで、エンジンＥと圧縮機Ａを接続しているクラッチＣＬを開放状態に切替えている。これにより、発電装置（エンジンＥ）は自立運転を開始することができる。この際、流量調節弁Ｖ５と放出弁Ｖ４は全閉の（完全に閉じた）状態としている。
【００５８】
発電中、何らかの理由で混合ガス（燃料ガス）の発熱量が変動したり、燃料ガスの流量の変動が発電装置の制御範囲を超えたりした場合、電気出力（交流電力）も変動する。特に混合ガスの発熱量の低下や燃料ガス流量の低下があった場合に対策が必要となる。そこで、本実施形態において、上記の場合、クラッチＣＬを繋ぎ（接続状態に切替え）、エンジンＥの回転数や電気出力を監視しつつ、流量調節弁Ｖ５で適正な流量に調節された圧縮ガスで圧縮機Ａを回転させている。
【００５９】
これにより、エンジンＥの回転数が一定に保持され、発電量が一定に維持されるように制御することができる。この場合も、再度発電量及び周波数が安定したところで、クラッチＣＬを開放状態に切替え、発電装置（エンジンＥ）は自立運転を再開することができる。
【００６０】
タンクＴに貯蔵されたガスは圧力計Ｍ１により常時監視され、貯蔵量が低下した場合には手動若しくは自動により三方弁Ｖ１を第２開放状態に切替え、流量調節弁Ｖ５を適正に開き、放出弁Ｖ４を全閉の状態とし、クラッチＣＬを接続状態に切替えている。これにより、圧縮機Ａが回転し、圧縮機Ａは外気を圧縮し、圧縮された外気（空気）を逆止弁Ｖ６を経てタンクＴに導入することができる。
【００６１】
次に、タンクＴに接続されている圧力計Ｍ１の指示値が設定値（第１規定値以上）になったところで、クラッチＣＬを開放状態に切替え、タンクＴ内への空気の貯蔵を停止する。タンクＴに貯蔵された空気は、次回の起動用若しくはエンジンＥの回転数の制御のために利用される。この操作は、タンクＴ内の圧力が設定値を下回ったところで手動若しくは自動により適時実施すればよい。
【００６２】
タンクＴに貯蔵されたガスが無く、発電装置（エンジンＥ）を起動できない場合や、エンジンＥの回転制御及び電気出力制御ができない場合、タンクＴに接続された供給弁Ｖ２を用いることによって系外（ボンベ）の高圧空気若しくは高圧の不活性ガスを導入することができる。供給弁Ｖ２を手動若しくは自動で開状態に切替えることで、高圧の空気若しくは不活性ガスをタンクＴに貯蔵することができる。供給弁Ｖ２は、圧力計Ｍ１の指示値が適正になったところで閉状態に切替えられればよい。
【００６３】
上述したことから、始動ガスに商用ガス等の高発熱量の燃料ガスの使用が不要となる。このため、燃料ガスに低コストである低発熱量ガスのみを利用する発電装置を提供することができる。さらに、低発熱量ガスのみを利用した発電装置（エンジンＥ）の自立運転が可能となる。このため、発電装置の構成を簡略化することができる。さらに、発電装置を非常用発電装置に適用することが可能となる。  
上記のことから、低コストで発電を行うことができる簡素な発電装置及び発電装置の制御方法を得ることができる。
【００６４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
Ｔ…タンク、Ａ…圧縮機、Ｂ…減速機、ＣＬ…クラッチ、Ｇ…発電機、Ｅ…エンジン、Ｃ…制御部、Ｖ１…三方弁、Ｖ２…供給弁、Ｖ３…導入調節弁、Ｖ４…放出弁、Ｖ５…流量調節弁、Ｖ６…逆止弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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