(57)【要約】【課題】主燃料ガスと副燃料ガスとを用いてガスエンジンを運転し、副燃料ガスの熱量が変動しても安定してガスエンジンを運転することができる発電システムを提供すること。【解決手段】副燃料ガスＦ２が供給される副燃料配管６には、圧力レギュレータ６１が設けてある。主燃料ガスＦ１が供給される主燃料配管５には、主燃料調整弁５１が設けてある。第２ミキサー７Ｂと吸気マニホールド２２との間の吸気配管１２には、スロットルバルブ３が設けてある。発電システム１は、発電機１１の発電出力が目標出力になるようスロットルバルブ３の開度を調整する出力制御コントローラ８１と、吸気マニホールド２２内の圧力が発電出力に応じた目標圧力になるよう主燃料調整弁５１の開度を調整する主燃料制御コントローラ８２とを有している。【選択図】図１
2009030492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を備えたガスエンジンと、
該ガスエンジンの出力によって作動させる発電機と、
バイオガス等の副燃料ガスが供給される副燃料配管と、
該副燃料配管に設けた圧力レギュレータと、
燃焼用空気が供給される空気配管と、
該空気配管から流入する上記燃焼用空気がベンチュリーを通過する際に生じる吸引力に応じて、上記副燃料配管から上記圧力レギュレータによる圧力設定後の上記副燃料ガスが流入することにより、当該燃焼用空気に当該副燃料ガスを混合して、第１混合気を作り出す第１ミキサーと、
主燃料ガスが供給される主燃料配管と、
該主燃料配管に設けた主燃料調整弁と、
上記第１ミキサーから流入する上記第１混合気に、上記主燃料配管から上記主燃料調整弁による流量調整後の上記主燃料ガスを混合して、第２混合気を作り出す第２ミキサーと、
上記第２混合気が通過する吸気配管に設けたスロットルバルブと、
上記吸気配管から流入する上記第２混合気を、上記複数の気筒へ分岐させて供給する吸気マニホールドと、
上記発電機の発電出力が目標出力になるよう上記スロットルバルブの開度を調整する出力制御コントローラと、
上記吸気マニホールド内の圧力が上記発電出力に応じた目標圧力になるよう上記主燃料調整弁の開度を調整する主燃料制御コントローラとを有していることを特徴とする発電システム。
【請求項２】
請求項１において、上記圧力レギュレータの出口圧力を調整するローディング部は、第１ローディング配管を介して上記第１ミキサーの入口部に接続してあると共に、第２ローディング配管を介して上記第１ミキサーの出口部に接続してあり、
上記第１ローディング配管には、第１電磁弁が設けてあり、上記第２ローディング配管には、第２電磁弁が設けてあり、当該第１電磁弁及び当該第２電磁弁は、運転管理コントローラによって開閉制御が可能であり、
上記ガスエンジンの運転を開始する際には、上記運転管理コントローラによって上記第１電磁弁を閉じると共に上記第２電磁弁を開けた状態で、上記主燃料ガスを用いて運転を行うよう構成してあり、
上記ガスエンジンへの上記副燃料ガスの供給を開始する際には、上記運転管理コントローラによって上記第２電磁弁を閉じて上記第１電磁弁を開けることにより、上記第１ミキサーの入口部から上記第１ローディング配管へ上記燃焼用空気を流入させて上記圧力レギュレータの上記ローディング部における圧力を徐々に増加させ、当該圧力レギュレータによる副燃料ガスの出口圧力を上記第１ミキサーの入口部における燃焼用空気の圧力に近づけるよう構成してあり、
上記ガスエンジンへの上記副燃料ガスの供給を停止する際には、上記運転管理コントローラによって上記第１電磁弁を閉じて上記第２電磁弁を開けることにより、上記第２ローディング配管から上記第１ミキサーの出口部へ上記燃焼用空気を流出させて上記圧力レギュレータの上記ローディング部における圧力を徐々に減少させ、当該圧力レギュレータによる副燃料ガスの出口圧力を上記第１ミキサーの出口部における第１混合気の圧力に近づけるよう構成してあることを特徴とする発電システム。
【請求項３】
複数の気筒を備えたガスエンジンと、
該ガスエンジンの出力によって作動させる発電機と、
燃焼用空気が供給される空気配管と、
主燃料ガスが供給される主燃料配管と、
該主燃料配管に設けた主燃料調整弁と、
上記空気配管から流入する上記燃焼用空気に、上記主燃料配管から上記主燃料調整弁による流量調整後の上記主燃料ガスを混合して、第１混合気を作り出す第１ミキサーと、
バイオガス等の副燃料ガスが供給される副燃料配管と、
該副燃料配管に設けた圧力レギュレータと、
上記第１ミキサーから流入する上記第１混合気がベンチュリーを通過する際に生じる吸引力に応じて、上記副燃料配管から上記圧力レギュレータによる圧力設定後の上記副燃料ガスが流入することにより、当該第１混合気に当該副燃料ガスを混合して、第２混合気を作り出す第２ミキサーと、
上記第２混合気が通過する吸気配管に設けたスロットルバルブと、
上記吸気配管から流入する上記第２混合気を、上記複数の気筒へ分岐させて供給する吸気マニホールドと、
上記発電機の発電出力が目標出力になるよう上記スロットルバルブの開度を調整する出力制御コントローラと、
上記吸気マニホールド内の圧力が上記発電出力に応じた目標圧力になるよう上記主燃料調整弁の開度を調整する主燃料制御コントローラとを有していることを特徴とする発電システム。
【請求項４】
請求項３において、上記圧力レギュレータの出口圧力を調整するローディング部は、第１ローディング配管を介して上記第２ミキサーの入口部に接続してあると共に、第２ローディング配管を介して上記第２ミキサーの出口部に接続してあり、
上記第１ローディング配管には、第１電磁弁が設けてあり、上記第２ローディング配管には、第２電磁弁が設けてあり、当該第１電磁弁及び当該第２電磁弁は、運転管理コントローラによって開閉制御が可能であり、
上記ガスエンジンの運転を開始する際には、上記運転管理コントローラによって上記第１電磁弁を閉じると共に上記第２電磁弁を開けた状態で、上記主燃料ガスを用いて運転を行うよう構成してあり、
上記ガスエンジンへの上記副燃料ガスの供給を開始する際には、上記運転管理コントローラによって上記第２電磁弁を閉じて上記第１電磁弁を開けることにより、上記第２ミキサーの入口部から上記第１ローディング配管へ上記第１混合気を流入させて上記圧力レギュレータの上記ローディング部における圧力を徐々に増加させ、当該圧力レギュレータによる副燃料ガスの出口圧力を上記第２ミキサーの入口部における第１混合気の圧力に近づけるよう構成してあり、
上記ガスエンジンへの上記副燃料ガスの供給を停止する際には、上記運転管理コントローラによって上記第１電磁弁を閉じて上記第２電磁弁を開けることにより、上記第２ローディング配管から上記第２ミキサーの出口部へ上記第１混合気を流出させて上記圧力レギュレータの上記ローディング部における圧力を徐々に減少させ、当該圧力レギュレータによる副燃料ガスの出口圧力を上記第２ミキサーの出口部における第２混合気の圧力に近づけるよう構成してあることを特徴とする発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスエンジンの出力によって発電機を作動させるよう構成した発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ガス等の主燃料ガスとバイオガス等の副燃料ガスとの２種類の燃料を用いてガスエンジンを運転し、このガスエンジンの出力によって発電機を作動させるよう構成した発電システムにおいては、種々のシステム方式が採用されている。例えば、副燃料ガスの発熱量に応じて、主燃料ガスと燃焼用空気との混合気の供給流量を調整して、２種類の燃料を混合して燃焼を行う方式、主燃料ガスと副燃料ガスとの混合燃料を用い、燃焼用空気の空気比を制御しながら燃焼を行う方式等がある。
【０００３】
例えば、特許文献１においては、バイオガス等の副燃料ガスと燃焼用空気との混合気、及び都市ガス等の主燃料ガスをガスエンジンに供給して、運転を行うよう構成したガスエンジンが開示されている。このガスエンジンにおいては、燃焼用空気がミキサーを通過する際に生じる負圧を利用し、ミキサー内へ副燃料ガスを吸引して、これらの混合気を生成している。また、ガスエンジンの排気系統に設けた酸素センサー又はＮＯｘセンサーの出力変動に基づいて、主燃料ガスの供給流量を調整するバイパスバルブの開度を調整して、空気比の制御を行っている。そして、ミキサーにおいて、燃焼用空気と副燃料ガスとの混合気と、主燃料ガスとを混合した後に、スロットル弁によって、この２燃料の混合気のガスエンジンへの供給流量を調整して、ガスエンジンの回転速度又は負荷を制御している。
【０００４】
また、例えば、特許文献２においては、主燃料としての軽油と、空気とバイオガスとの混合気体とを、ディーゼルエンジンに供給して運転を行うよう構成したデュアルフューエル・ディーゼルエンジンが開示されている。このディーゼルエンジンにおいては、バイオガスの供給流量を設定する流量調節弁の開度を一定に固定し、ディーゼルエンジンの回転数が一定になるように軽油の供給流量を制御している。
【０００５】
ところで、バイオガス等の副燃料ガスには、二酸化炭素等の燃焼を抑制する不活性ガスが含まれている。これに対し、特許文献１においては、ガスエンジンの排気系統に設けた酸素センサー又はＮＯｘセンサーの出力変動に基づいて、主燃料ガスの供給流量を調整するバイパスバルブの開度を調整し、空気比を制御している。そして、不活性ガスの割合が増加したときには、ガスエンジンにおける燃焼が悪化し、発電機による発電出力及び発電効率が低下してしまうおそれがある。また、特許文献１においては、高価な酸素センサーやＮＯｘセンサーを別途準備する必要がある。
また、特許文献２においては、ディーゼルエンジンへのバイオガスの供給量を調整する機構がない。そのため、バイオガス中の不活性ガスの割合が増加すると、ディーゼルエンジンにおける燃焼が悪化し、発電機による発電出力及び発電効率が低下してしまうおそれがある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３０３０２号公報
【特許文献２】特開２００２−３０９９７９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、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、主燃料ガスと副燃料ガスとを用いてガスエンジンを運転し、副燃料ガスの熱量が変動しても安定してガスエンジンを運転することができる発電システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、複数の気筒を備えたガスエンジンと、
該ガスエンジンの出力によって作動させる発電機と、
バイオガス等の副燃料ガスが供給される副燃料配管と、
該副燃料配管に設けた圧力レギュレータと、
燃焼用空気が供給される空気配管と、
該空気配管から流入する上記燃焼用空気がベンチュリーを通過する際に生じる吸引力に応じて、上記副燃料配管から上記圧力レギュレータによる圧力設定後の上記副燃料ガスが流入することにより、当該燃焼用空気に当該副燃料ガスを混合して、第１混合気を作り出す第１ミキサーと、
主燃料ガスが供給される主燃料配管と、
該主燃料配管に設けた主燃料調整弁と、
上記第１ミキサーから流入する上記第１混合気に、上記主燃料配管から上記主燃料調整弁による流量調整後の上記主燃料ガスを混合して、第２混合気を作り出す第２ミキサーと、
上記第２混合気が通過する吸気配管に設けたスロットルバルブと、
上記吸気配管から流入する上記第２混合気を、上記複数の気筒へ分岐させて供給する吸気マニホールドと、
上記発電機の発電出力が目標出力になるよう上記スロットルバルブの開度を調整する出力制御コントローラと、
上記吸気マニホールド内の圧力が上記発電出力に応じた目標圧力になるよう上記主燃料調整弁の開度を調整する主燃料制御コントローラとを有していることを特徴とする発電システムにある（請求項１）。
【０００９】
本発明の発電システムは、主燃料ガスと副燃料ガスとの２燃料を混焼させてガスエンジンを運転する際に、副燃料ガスの熱量が変動しても安定してガスエンジンを運転することができるものである。
本発明においては、出力制御コントローラによってスロットルバルブの開度を調整することにより、ガスエンジンへの第２混合気（主燃料ガス、副燃料ガス及び燃焼用空気の混合気）の流量を調整し、発電機の発電出力を目標出力にすることができる。なお、この目標出力は、所定の出力範囲として設定することができる。
【００１０】
そして、本発明の発電システムは、副燃料ガスの熱量に変動があった場合においても、発電機の発電出力を安定して目標出力に追従させることができる。ここで、副燃料ガスの熱量は、副燃料ガスの組成等の変化によって変化する。
より具体的には、副燃料ガスの熱量が減少し、発電機の発電出力が目標出力よりも低下したときには、ガスエンジンに供給される主燃料ガスと副燃料ガスとの総熱量を確保するように、出力制御コントローラがスロットルバルブの開度を増加させる。これに伴い、吸気マニホールド内に吸入される第２混合気の流量が増加し、吸気マニホールド内の圧力が目標圧力よりも増加する。このとき、吸気マニホールド内の圧力が目標圧力に復帰するように、主燃料制御コントローラが主燃料調整弁の開度を増加させる。これにより、ガスエンジンへの主燃料ガスの供給量が増加することになり、出力制御コントローラがスロットルバルブの開度を復帰させることになる。
【００１１】
こうして、副燃料ガスの熱量の不足分を、主燃料ガスの熱量によって補うことができ、吸気マニホールド内の圧力を目標圧力に復帰させることができる。
そのため、副燃料ガスの熱量が減少した場合においても、発電機の発電出力を安定して目標出力に追従させることができる。
なお、上記目標圧力は、発電機の発電出力に応じて設定されており（発電出力が大きいほど目標圧力も大きく設定することができる。）、所定の圧力範囲として設定することができる。
【００１２】
一方、副燃料ガスの熱量が増加し、発電機の発電出力が目標出力よりも上昇したときには、ガスエンジンに供給される主燃料ガスと副燃料ガスとの総熱量を制限するように、出力制御コントローラがスロットルバルブの開度を減少させる。これに伴い、吸気マニホールド内に吸入される第２混合気の流量が減少し、吸気マニホールド内の圧力が目標圧力よりも減少する。このとき、吸気マニホールド内の圧力が目標圧力に復帰するように、主燃料制御コントローラが主燃料調整弁の開度を減少させる。これにより、ガスエンジンへの主燃料ガスの供給量が減少することになり、出力制御コントローラがスロットルバルブの開度を復帰させることになる。
【００１３】
こうして、副燃料ガスの熱量の過剰分だけ、主燃料ガスの熱量を制限することができ、吸気マニホールド内の圧力を目標圧力に復帰させることができる。
そのため、副燃料ガスの熱量が増加した場合においても、発電機の発電出力を安定して目標出力に追従させることができる。
【００１４】
それ故、本発明の発電システムによれば、主燃料ガスと副燃料ガスとを用いてガスエンジンを運転し、副燃料ガスの熱量が変動しても安定してガスエンジンを運転することができる。
【００１５】
第２の発明は、複数の気筒を備えたガスエンジンと、
該ガスエンジンの出力によって作動させる発電機と、
燃焼用空気が供給される空気配管と、
主燃料ガスが供給される主燃料配管と、
該主燃料配管に設けた主燃料調整弁と、
上記空気配管から流入する上記燃焼用空気に、上記主燃料配管から上記主燃料調整弁による流量調整後の上記主燃料ガスを混合して、第１混合気を作り出す第１ミキサーと、
バイオガス等の副燃料ガスが供給される副燃料配管と、
該副燃料配管に設けた圧力レギュレータと、
上記第１ミキサーから流入する上記第１混合気がベンチュリーを通過する際に生じる吸引力に応じて、上記副燃料配管から上記圧力レギュレータによる圧力設定後の上記副燃料ガスが流入することにより、当該第１混合気に当該副燃料ガスを混合して、第２混合気を作り出す第２ミキサーと、
上記第２混合気が通過する吸気配管に設けたスロットルバルブと、
上記吸気配管から流入する上記第２混合気を、上記複数の気筒へ分岐させて供給する吸気マニホールドと、
上記発電機の発電出力が目標出力になるよう上記スロットルバルブの開度を調整する出力制御コントローラと、
上記吸気マニホールド内の圧力が上記発電出力に応じた目標圧力になるよう上記主燃料調整弁の開度を調整する主燃料制御コントローラとを有していることを特徴とする発電システムにある（請求項３）。
【００１６】
本発明の発電システムも、主燃料ガスと副燃料ガスとの２燃料を混焼させてガスエンジンを運転する際に、副燃料ガスの熱量が変動しても安定してガスエンジンを運転することができるものである。そして、本発明の構成は、上記第１の発明の構成に対して、主燃料ガスと副燃料ガスとの混合順序に関する構成が異なる以外は、第１の発明と同様である。
それ故、本発明の発電システムによっても、上記第１の発明と同様の作用効果を得ることができ、主燃料ガスと副燃料ガスとを用いてガスエンジンを運転し、副燃料ガスの熱量が変動しても安定してガスエンジンを運転することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
上述した第１、第２の発明における好ましい実施の形態につき説明する。
第１、第２の発明において、上記主燃料ガスとしては、メタン等を含有する都市ガス（１３Ａ等）を用いることができる。また、上記副燃料ガスとしては、有機性廃棄物（家畜糞尿、生ゴミ、有機性残さ、下水汚泥等）を発酵させて生成したバイオガス、木質系廃棄物（工場端材、建築廃材等）を熱分解させて発生させたバイオガス、工場等で発生する副生ガス等の燃料ガスを用いることができる。また、これ以外にも、副燃料ガスとしては、主燃料ガスと異なる一般的なガス体燃料を用いることもできる。
【００１８】
第１の発明において、上記圧力レギュレータの出口圧力を調整するローディング部は、第１ローディング配管を介して上記第１ミキサーの入口部に接続してあると共に、第２ローディング配管を介して上記第１ミキサーの出口部に接続してあり、上記第１ローディング配管には、第１電磁弁が設けてあり、上記第２ローディング配管には、第２電磁弁が設けてあり、当該第１電磁弁及び当該第２電磁弁は、運転管理コントローラによって開閉制御が可能であり、上記ガスエンジンの運転を開始する際には、上記運転管理コントローラによって上記第１電磁弁を閉じると共に上記第２電磁弁を開けた状態で、上記主燃料ガスを用いて運転を行うよう構成してあり、上記ガスエンジンへの上記副燃料ガスの供給を開始する際には、上記運転管理コントローラによって上記第２電磁弁を閉じて上記第１電磁弁を開けることにより、上記第１ミキサーの入口部から上記第１ローディング配管へ上記燃焼用空気を流入させて上記圧力レギュレータの上記ローディング部における圧力を徐々に増加させ、当該圧力レギュレータによる副燃料ガスの出口圧力を上記第１ミキサーの入口部における燃焼用空気の圧力に近づけるよう構成してあり、上記ガスエンジンへの上記副燃料ガスの供給を停止する際には、上記運転管理コントローラによって上記第１電磁弁を閉じて上記第２電磁弁を開けることにより、上記第２ローディング配管から上記第１ミキサーの出口部へ上記燃焼用空気を流出させて上記圧力レギュレータの上記ローディング部における圧力を徐々に減少させ、当該圧力レギュレータによる副燃料ガスの出口圧力を上記第１ミキサーの出口部における第１混合気の圧力に近づけるよう構成してあることが好ましい（請求項２）。
【００１９】
この場合には、２燃料混焼運転を行うガスエンジンへの副燃料ガスの供給開始時及び供給停止時において、以下のようにして、発電機の発電出力が一時的に激しく低下してしまうことを防止することができる。
具体的には、上記発電システムの運転を行う際には、運転管理コントローラによって第１電磁弁を閉じると共に第２電磁弁を開けた状態で、主燃料ガスを用いてガスエンジンの運転を開始する。そして、制御コントローラによるスロットルバルブの開度の調整によって、ガスエンジンの出力が安定するまで、ほとんど主燃料ガスのみを用いてガスエンジンを運転することができる。
【００２０】
次いで、副燃料ガスの供給開始時には、運転管理コントローラによって第２電磁弁を閉じて第１電磁弁を開け、ガスエンジンへの副燃料ガスの供給を開始する。第２電磁弁を閉じるときには、圧力レギュレータのローディング部における圧力は、第１ミキサーの出口部における第１混合気の圧力とほぼ同じになっている。そして、第１電磁弁を開けたときには、空気配管を通過する燃焼用空気の一部が、第１ローディング配管を経由して圧力レギュレータのローディング部へ徐々に流入する。
【００２１】
これにより、圧力レギュレータのローディング部における圧力（ローディング圧力）が徐々に増加し、圧力レギュレータによる副燃料ガスの出口圧力（圧力レギュレータの出口部における副燃料ガスの圧力）は、第１ミキサーの入口部における燃焼用空気の圧力になるよう徐々に増加する。そのため、ガスエンジンへの副燃料ガスの供給量を徐々に増加させることができ、ガスエンジンへの副燃料ガスの供給を開始する際に、ガスエンジンにおける供給熱量が急激に増加することを防止することができる。また、ガスエンジンにおいて、空気比が一時的に小さくなる（ガスリッチになる）ことを防止することができる。したがって、発電機の発電出力が一時的に激しく上昇してしまうことを防止することができ、しいてはＮＯｘ濃度の急激な増加を防止することもできる。
【００２２】
一方、副燃料ガスの供給停止時には、運転管理コントローラによって第１電磁弁を閉じて第２電磁弁を開けることにより、ガスエンジンへの副燃料ガスの供給の停止を開始する。第１電磁弁を閉じるときには、圧力レギュレータのローディング部における圧力（ローディング圧力）は、第１ミキサーの入口部における燃焼用空気の圧力とほぼ同じになっている。そして、第２電磁弁を開けたときには、圧力レギュレータのローディング部に存在する燃焼用空気の一部が、第２ローディング配管を経由して第１ミキサーの出口部へ徐々に流出する。
【００２３】
これにより、圧力レギュレータのローディング部における圧力が徐々に減少し、圧力レギュレータによる副燃料ガスの出口圧力は、第１ミキサーの出口部における第１混合気の圧力になるよう徐々に減少する。そのため、ガスエンジンへの副燃料ガスの供給量を徐々に減少させることができ、ガスエンジンへの副燃料ガスの供給を停止する際に、ガスエンジンにおける供給熱量が急激に減少することを防止することができる。また、ガスエンジンにおいて、空気比が一時的に大きくなる（ガスリーンになる）ことを防止することができる。したがって、発電機の発電出力が一時的に激しく低下してしまうことを防止することができる。
【００２４】
第２の発明において、上記圧力レギュレータの出口圧力を調整するローディング部は、第１ローディング配管を介して上記第２ミキサーの入口部に接続してあると共に、第２ローディング配管を介して上記第２ミキサーの出口部に接続してあり、上記第１ローディング配管には、第１電磁弁が設けてあり、上記第２ローディング配管には、第２電磁弁が設けてあり、当該第１電磁弁及び当該第２電磁弁は、運転管理コントローラによって開閉制御が可能であり、上記ガスエンジンの運転を開始する際には、上記運転管理コントローラによって上記第１電磁弁を閉じると共に上記第２電磁弁を開けた状態で、上記主燃料ガスを用いて運転を行うよう構成してあり、上記ガスエンジンへの上記副燃料ガスの供給を開始する際には、上記運転管理コントローラによって上記第２電磁弁を閉じて上記第１電磁弁を開けることにより、上記第２ミキサーの入口部から上記第１ローディング配管へ上記第１混合気を流入させて上記圧力レギュレータの上記ローディング部における圧力を徐々に増加させ、当該圧力レギュレータによる副燃料ガスの出口圧力を上記第２ミキサーの入口部における第１混合気の圧力に近づけるよう構成してあり、上記ガスエンジンへの上記副燃料ガスの供給を停止する際には、上記運転管理コントローラによって上記第１電磁弁を閉じて上記第２電磁弁を開けることにより、上記第２ローディング配管から上記第２ミキサーの出口部へ上記第１混合気を流出させて上記圧力レギュレータの上記ローディング部における圧力を徐々に減少させ、当該圧力レギュレータによる副燃料ガスの出口圧力を上記第２ミキサーの出口部における第２混合気の圧力に近づけるよう構成してあることが好ましい（請求項４）。
【００２５】
この場合にも、上記第１の発明の場合（請求項２）と同様に、２燃料混焼運転を行うガスエンジンへの副燃料ガスの供給開始時及び供給停止時において、発電機の発電出力が一時的に激しく低下してしまうことを防止することができる。
【実施例】
【００２６】
以下に、本発明の発電システムにかかる実施例１〜４につき、図面と共に説明する。
（実施例１）
本例の発電システム１は、図１に示すごとく、複数の気筒２１を備えたガスエンジン２の出力によって発電機１１を作動させるよう構成してある。この発電システム１は、都市ガス等の主燃料ガスＦ１をガスエンジン２へ供給する主燃料供給系と、バイオガス等の副燃料ガスＦ２をガスエンジン２へ供給する副燃料供給系とを有しており、主燃料ガスＦ１と副燃料ガスＦ２とを混焼させてガスエンジン２を運転するよう構成してある。
【００２７】
同図に示すごとく、本例の副燃料供給系は、燃焼用空気Ａが供給される空気配管４と、バイオガス等の副燃料ガスＦ２が供給される副燃料配管６と、副燃料配管６に設けた圧力レギュレータ（差圧ガバナ）６１と、空気配管４から流入する燃焼用空気Ａに、副燃料配管６から流入する副燃料ガスＦ２を混合して第１混合気Ｍ１を作り出すことができる第１ミキサー７Ａとを有している。また、第１ミキサー７Ａは、空気配管４から流入する燃焼用空気Ａがベンチュリー７１を通過する際に生じる吸引力に応じて、副燃料配管６から圧力レギュレータ６１による圧力設定後の副燃料ガスＦ２が吸引されるよう構成されている。
【００２８】
図１に示すごとく、本例の主燃料供給系は、主燃料ガスＦ１が供給される主燃料配管５と、主燃料配管５に設けた主燃料調整弁５１と、第１ミキサー７Ａから流入する第１混合気Ｍ１に、主燃料配管５から主燃料調整弁５１による流量調整後の主燃料ガスＦ１を混合して第２混合気Ｍ２を作り出す第２ミキサー７Ｂとを有している。
また、第２ミキサー７Ｂの下流側において、第２混合気Ｍ２が通過する吸気配管１２には、スロットルバルブ３が設けてあり、スロットルバルブ３の下流側には、吸気配管１２から流入する第２混合気Ｍ２を、複数の気筒２１へ分岐させて供給する吸気マニホールド２２が設けてある。
【００２９】
また、発電機１１には、その発電出力を測定するための電力計８１１が設けてあり、吸気マニホールド２２には、この吸気マニホールド２２内の圧力を測定する圧力センサー８２１が設けてある。
また、発電システム１は、電力計８１１によって測定した発電機１１の発電出力が目標出力になるようスロットルバルブ３の開度を調整してフィードバック制御を行う出力制御コントローラ（コンピュータ）８１と、圧力センサー８２１によって測定した吸気マニホールド２２内の圧力が発電出力に応じた目標圧力になるよう主燃料調整弁５１の開度を調整してフィードバック制御を行う主燃料制御コントローラ（コンピュータ）８２とを有している。
【００３０】
また、主燃料制御コントローラ８２は、吸気マニホールド２２内の圧力が目標圧力よりも増加したときには、吸気マニホールド２２内の圧力が目標圧力に復帰するよう主燃料調整弁５１の開度を増加させ、一方、吸気マニホールド２２内の圧力が減少したときには、吸気マニホールド２２内の圧力が目標圧力に復帰するよう主燃料調整弁５１の開度を減少させるよう構成してある。
なお、出力制御コントローラ８１は、ガスエンジン２の回転速度が目標回転速度になるようスロットルバルブ３の開度を調整することもできる。
【００３１】
以下に、本例の発電システム１の制御方法につき、図１、図２と共に詳説する。
本例の発電システム１においては、図１に示すごとく、ガスエンジン２において２燃料混焼運転を行い、出力制御コントローラ８１により発電機１１の目標出力に応じてスロットルバルブ３の開度を調整することにより、ガスエンジン２への第２混合気Ｍ２（主燃料ガスＦ１、副燃料ガスＦ２及び燃焼用空気Ａの混合気）の供給量が決定される。これに応じて、第２ミキサー７Ｂへの第１混合気Ｍ１の流入量及び第２ミキサー７Ｂへの主燃料ガスＦ１の流入量が平衡し、第１ミキサー７Ａへの燃焼用空気Ａの流入量及び第１ミキサー７Ａへの副燃料ガスＦ２の流入量が平衡する。
【００３２】
本例のスロットルバルブ３は、出力制御コントローラ８１からの指令を受け、主燃料ガスＦ１を通過させる通過口に配設したバルブ本体５１１を、アクチュエータ５１２によって動作させて、上記通過口の開度を調整するよう構成されている。
また、第１ミキサー７Ａ、第２ミキサー７Ｂ及びスロットルバルブ３は、吸気マニホールド２２の入口に接続された吸気配管１２によって接続してある。
【００３３】
図２に示すごとく、本例の第１ミキサー７Ａは、メイン通路７０内にベンチュリー７１を設け、このベンチュリー７１におけるスロート部（絞り部）７１１の外周に、サブ通路７２における複数の先端開口穴７２１を開口させて構成したものである。そして、メイン通路７０内におけるベンチュリー７１を燃焼用空気Ａが通過すると、ベンチュリー７１におけるスロート部７１１が負圧になり、この負圧による吸引力によってサブ通路７２からメイン通路７０内へ副燃料ガスＦ２を吸引することができる。
また、本例の第２ミキサー７Ｂも、第１ミキサー７Ａと同様の構成を有しており、メイン通路７０を通過する第１混合気Ｍ１に主燃料ガスＦ１を混合するよう構成されている。
【００３４】
図１に示すごとく、本例においては、空気配管４は大気に開放されており、副燃料配管６は、バイオガス等の副燃料ガスＦ２が生成又は貯蔵されたタンク（図示略）に接続されている。
空気配管４の入口部には、ガスエンジン２への異物混入を防止するためのエアフィルター４１が配設してある。そして、発電システム１を長期間稼働させる際には、空気配管４におけるエアフィルター４１の下流側においては、エアフィルター４１に生じた詰まりによって大気圧よりも若干負圧になっている。
【００３５】
本例の圧力レギュレータ６１は、その設定圧力を調整するローディング部６１１が、配管６１２によって空気配管４におけるエアフィルター４１の配設位置よりも下流側であって、第１ミキサー７Ａよりも上流側に接続してある。そして、圧力レギュレータ６１は、空気配管４におけるエアフィルター４１の下流側の燃焼用空気Ａの圧力が低下したときには、この圧力の低下に応じて設定圧力を低く補正するよう構成してある。
【００３６】
また、圧力レギュレータ６１は、その出口圧力を、ローディング部６１１における圧力（ローディング圧力）と差圧調整用バネによる加圧力との合計圧力によって設定するよう構成されている。そして、ローディング部６１１に加わる圧力が高くなったときには、出口圧力も高くなり、ローディング部６１１に加わる圧力が低くなったときには、出口圧力も低くなって、ローディング部６１１における圧力（ローディング圧力）及び差圧調整用バネによる加圧力との合計圧力と、圧力レギュレータ６１の出口圧力とが平衡するように構成されている。
これにより、圧力レギュレータ６１を用いることにより、２燃料混焼運転を行う際には、第１ミキサー７Ａにおいて混合する燃焼用空気Ａの圧力と、副燃料ガスＦ２の圧力とをほぼ同じに保つことができ、これらの混合比の変化を小さくすることができる。
【００３７】
また、発電システム１においては、ガスエンジン２への主燃料ガスＦ１と副燃料ガスＦ２との合計供給流量に対する副燃料ガスＦ２の供給流量の割合を、圧力レギュレータ６１によって初期設定した割合以下に保つことができる。
また、副燃料配管６において、圧力レギュレータ６１の下流側には、手動バルブ６８を配設することができる。そして、発電システム１の初期設定時等には、上記手動バルブ６８を操作して、副燃料ガスＦ２の流量の調整をしておくことができる。また、圧力レギュレータ６１の差圧調整用バネによる加圧力を調整して、副燃料ガスＦ２の流量の調整することもできる。
【００３８】
また、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給熱量は、ガスエンジン２への主燃料ガスＦ１の供給熱量と副燃料ガスＦ２の供給熱量との合計供給熱量に対して、ノッキングを防止できる範囲で決定することができる。また、主燃料ガスＦ１の供給熱量は、上記合計供給熱量に対して、発電機１１における急激な負荷変動に追従できる範囲で決定することができる。
【００３９】
次に、本例の発電システム１のガスエンジン２において、２燃料混焼運転を行う場合の動作及び作用効果を説明する。
本例の発電システム１においては、副燃料配管６に設けた圧力レギュレータ６１、及び圧力レギュレータ６１の下流側に設けた手動バルブ６８によって、第１ミキサー７Ａへの副燃料ガスＦ２の流入量を調整しておき、ガスエンジン２への主燃料ガスＦ１と副燃料ガスＦ２との合計供給流量に対する副燃料ガスＦ２の供給流量の割合を、ガスエンジン２において安定運転ができる所定の割合を超えない範囲内で初期設定しておく。
この初期設定を行うときには、副燃料ガスＦ２の熱量が最大となる場合を想定し、ガスエンジン２への主燃料ガスＦ１と副燃料ガスＦ２との合計供給熱量に対する副燃料ガスＦ２の供給熱量の割合が、ガスエンジン２において安定運転ができる所定の割合を超えない範囲内で、副燃料ガスＦ２の供給流量の割合を設定する。
【００４０】
そして、ガスエンジン２において２燃料混焼運転を行い、発電システム１の運転を行う際には、第１ミキサー７Ａにおいて、燃焼用空気Ａと副燃料ガスＦ２との第１混合気Ｍ１が作り出され、第２ミキサー７Ｂにおいて、第１混合気Ｍ１と主燃料ガスＦ１との第２混合気Ｍ２が作り出される。次いで、スロットルバルブ３によって流量が調整された第２混合気Ｍ２が吸気マニホールド２２を経由してガスエンジン２における複数の気筒２１に供給される。そして、出力制御コントローラ８１によってスロットルバルブ３の開度を調整して、ガスエンジン２への第２混合気Ｍ２（主燃料ガスＦ１、副燃料ガスＦ２及び燃焼用空気Ａの混合気）の供給流量を調整することにより、発電機１１を目標出力で作動させることができる。
【００４１】
また、本例の発電システム１において、ガスエンジン２の出力を上昇させるときには、出力制御コントローラ８１からの指令によってスロットルバルブ３の開度が増加し、ガスエンジン２への第２混合気Ｍ２の供給流量が増加する。これに応じて、第２ミキサー７Ｂへの第１混合気Ｍ１の流入量及び第２ミキサー７Ｂへの主燃料ガスＦ１の流入量が増加し、第１ミキサー７Ａへの燃焼用空気Ａの流入量及び第１ミキサー７Ａへの副燃料ガスＦ２の流入量が増加する。
こうして、ガスエンジン２の出力を上昇させるときには、ガスエンジン２への燃焼用空気Ａ、主燃料ガスＦ１及び副燃料ガスＦ２の供給流量を増加させることができる。
【００４２】
一方、ガスエンジン２の出力を低下させるときには、出力制御コントローラ８１からの指令によってスロットルバルブ３の開度が減少し、ガスエンジン２への第２混合気Ｍ２の供給流量が減少する。これに応じて、第２ミキサー７Ｂへの第１混合気Ｍ１の流入量及び第２ミキサー７Ｂへの主燃料ガスＦ１の流入量が減少し、第１ミキサー７Ａへの燃焼用空気Ａの流入量及び第１ミキサー７Ａへの副燃料ガスＦ２の流入量が減少する。
こうして、ガスエンジン２の出力を低下させるときには、ガスエンジン２への燃焼用空気Ａ、主燃料ガスＦ１及び副燃料ガスＦ２の供給流量を減少させることができる。
【００４３】
また、圧力レギュレータ６１によって、副燃料配管６から第１ミキサー７Ａへ供給される副燃料ガスＦ２の圧力は、第１ミキサー７Ａへ流入する燃焼用空気Ａの圧力とほぼ同じに設定してあることにより、副燃料ガスＦ２のタンク等における元圧が変動しても、第１ミキサー７Ａへの燃焼用空気Ａの流入量に応じて、第１ミキサー７Ａへの副燃料ガスＦ２の流入量を安定して変化させることができる。また、第１ミキサー７Ａへの副燃料ガスＦ２の流入量は、常に第１ミキサー７Ａへの燃焼用空気Ａの流入量により決定され、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給流量を安定して変化させることができる。
【００４４】
本例においては、出力制御コントローラ８１によってスロットルバルブ３の開度を調整することにより、ガスエンジン２への第２混合気Ｍ２（主燃料ガスＦ１、副燃料ガスＦ２及び燃焼用空気Ａの混合気）の流量を調整し、発電機１１の発電出力を目標出力にすることができる。なお、この目標圧力は、発電機１１の発電出力に応じて設定されており（発電出力１１が大きいほど目標圧力も大きく設定することができる。）、所定の出力範囲として設定することができる。
【００４５】
そして、本例の発電システム１は、副燃料ガスＦ２の組成等が変化し、その熱量に変動があった場合においても、発電機１１の発電出力を安定して目標出力に追従させることができる。
より具体的には、副燃料ガスＦ２の熱量が減少し、発電機１１の発電出力が目標出力よりも低下したときには、ガスエンジン２に供給される主燃料ガスＦ１と副燃料ガスＦ２との総熱量を確保するように、出力制御コントローラ８１がスロットルバルブ３の開度を増加させる。これに伴い、吸気マニホールド２２内に吸入される第２混合気Ｍ２の流量が増加し、吸気マニホールド２２内の圧力が目標圧力よりも増加する。このとき、吸気マニホールド２２内の圧力が目標圧力に復帰するように、主燃料制御コントローラ８２が主燃料調整弁５１の開度を増加させる。これにより、ガスエンジン２への主燃料ガスＦ１の供給量が増加することになり、出力制御コントローラ８１がスロットルバルブ３の開度を復帰させることになる。
【００４６】
こうして、副燃料ガスＦ２の熱量の不足分を、主燃料ガスＦ１の熱量によって補うことができ、吸気マニホールド２２内の圧力を目標圧力に復帰させることができる。
そのため、副燃料ガスＦ２の熱量が減少した場合においても、発電機１１の発電出力を安定して目標出力に追従させることができる。
【００４７】
一方、副燃料ガスＦ２の熱量が増加し、発電機１１の発電出力が目標出力よりも上昇したときには、ガスエンジン２に供給される主燃料ガスＦ１と副燃料ガスＦ２との総熱量を制限するように、出力制御コントローラ８１がスロットルバルブ３の開度を減少させる。これに伴い、吸気マニホールド２２内に吸入される第２混合気Ｍ２の流量が減少し、吸気マニホールド２２内の圧力が目標圧力よりも減少する。このとき、吸気マニホールド２２内の圧力が目標圧力に復帰するように、主燃料制御コントローラ８２が主燃料調整弁５１の開度を減少させる。これにより、ガスエンジン２への主燃料ガスＦ１の供給量が減少することになり、出力制御コントローラ８１がスロットルバルブ３の開度を復帰させることになる。
【００４８】
こうして、副燃料ガスＦ２の熱量の過剰分だけ、主燃料ガスＦ１の熱量を制限することができ、吸気マニホールド２２内の圧力を目標圧力に復帰させることができる。
そのため、副燃料ガスＦ２の熱量が増加した場合においても、発電機１１の発電出力を安定して目標出力に追従させることができる。
【００４９】
それ故、本例の発電システム１によれば、主燃料ガスＦ１と副燃料ガスＦ２とを用いてガスエンジン２を運転し、副燃料ガスＦ２の熱量が変動しても安定してガスエンジン２を運転することができる。
【００５０】
なお、第２ミキサー７Ｂの出口部とスロットルバルブ３との間の吸気配管１２には、ガスエンジン２からの排ガスを利用し、第２ミキサー７Ｂから流入する第２混合気Ｍ２を圧縮する過給機を設けることができる。この場合には、過給機によって圧縮した第２混合気Ｍ２を用いて、ガスエンジン２をより高出力で運転することができる。
（実施例２）
【００５１】
本例は、実施例１に示した２燃料混焼運転を行うガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給開始時及び供給停止時において、発電機１１の発電出力が一時的に激しく低下してしまうことを防止する工夫を行った例である。
図３に示すごとく、本例の副燃料配管６には、圧力レギュレータ６１の下流側に、副燃料配管６を開閉することができる副燃料用電磁弁６２が設けてある。この副燃料用電磁弁６２は、ガスエンジン２において、主燃料ガスＦ１と副燃料ガスＦ２とを用いて混焼させて運転を行う際には、運転管理コントローラ８３によって常時副燃料配管６を開けた状態にあり、ガスエンジン２において、主燃料ガスＦ１のみを燃焼させて運転を行う際には、運転管理コントローラ８３によって副燃料配管６を閉じるよう構成してある。
【００５２】
また、圧力レギュレータ６１の出口圧力を調整するローディング部６１１は、第１ローディング配管６４Ａを介して第１ミキサー７Ａの入口部ａに接続してあると共に、第２ローディング配管６４Ｂを介して第１ミキサー７Ａの出口部ｂに接続してある。
第１ローディング配管６４Ａには、第１電磁弁６３Ａが設けてあり、第２ローディング配管６４Ｂには、第２電磁弁６３Ｂが設けてある。そして、副燃料用電磁弁６２、第１電磁弁６３Ａ及び第２電磁弁６３Ｂは、運転管理コントローラ８３によって開閉制御が可能である。
【００５３】
図３に示すごとく、発電システム１は、ガスエンジン２の運転を開始する際には、運転管理コントローラ８３によって副燃料用電磁弁６２及び第１電磁弁６３Ａを閉じると共に第２電磁弁６３Ｂを開けた状態で、主燃料ガスＦ１のみを用いてガスエンジン２の運転を行うよう構成してある。
また、発電システム１は、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給を開始する際には、運転管理コントローラ８３によって副燃料用電磁弁６２を開けると共に第２電磁弁６３Ｂを閉じ、かつ第１電磁弁６３Ａを開けることにより、第１ミキサー７Ａの入口部ａから第１ローディング配管６４Ａへ燃焼用空気Ａを流入させて圧力レギュレータ６１のローディング部６１１における圧力を徐々に増加させ、圧力レギュレータ６１の出口圧力（副燃料ガスＦ２の供給圧力）を第１ミキサー７Ａの入口部ａにおける燃焼用空気Ａの圧力に近づけるよう構成してある。
【００５４】
さらに、発電システム１は、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給を停止する際には、運転管理コントローラ８３によって第１電磁弁６３Ａを閉じて第２電磁弁６３Ｂを開けることにより、第２ローディング配管６４Ｂから第１ミキサー７Ａの出口部ｂへ燃焼用空気Ａを流出させて圧力レギュレータ６１のローディング部６１１における圧力を徐々に減少させ、圧力レギュレータ６１の出口圧力（副燃料ガスＦ２の供給圧力）を第１ミキサー７Ａの出口部ｂにおける第１混合気Ｍ１の圧力に近づけるよう構成してある。
【００５５】
図３に示すごとく、本例の圧力レギュレータ６１のローディング部６１１には、第１ローディング配管６４Ａと第２ローディング配管６４Ｂとが合流した合流配管６５が接続してある。この合流配管６５には、第１ローディング配管６４Ａ及び第２ローディング配管６４Ｂよりも流路断面積を小さくした絞り流路部６６が設けてある。この絞り流路部６６は、ニードル弁等の流路の開度を手動で調整することができるものを用いることができる。
そして、絞り流路部６６によって圧力レギュレータ６１のローディング部６１１における圧力を徐々に増加又は減少させることができる。また、絞り流路部６６の流路断面積を適宜設定変更することにより、ローディング部６１１へ流入する燃焼用空気Ａの流入速度又はローディング部６１１から流出する燃焼用空気Ａの流出速度を適切に設定することができる。
【００５６】
なお、絞り流路部６６を設けると共に、又は絞り流路部６６を設ける代わりに、運転管理コントローラ８３が第１電磁弁６３Ａ（副燃料ガスＦ２の供給開始時）又は第２電磁弁６３Ｂ（副燃料ガスＦ２の供給停止時）の開閉を繰り返す構成にすることによっても、圧力レギュレータ６１のローディング部６１１における圧力を徐々に増加（副燃料ガスＦ２の供給開始時）又は減少（副燃料ガスＦ２の供給停止時）させることができる。そして、時間の経過と共に第１電磁弁６３Ａ又は第２電磁弁６３Ｂが開いている時間を長くしていくことにより、ローディング部６１１へ流入する燃焼用空気Ａの流入速度又はローディング部６１１から流出する燃焼用空気Ａの流出速度を適切に設定することができる。
【００５７】
また、図３に示すごとく、合流配管６５から分岐する第１ローディング配管６４Ａは、空気配管４におけるエアフィルター４１の配設位置よりも下流側であって、第１ミキサー７Ａよりも上流側に接続してある。
また、合流配管６５から分岐する第２ローディング配管６４Ｂは、第１ミキサー７Ａと第２ミキサー７Ｂとの間の吸気配管１２に接続してある。
【００５８】
なお、本例の発電機１１は、商用電源１００と系統連系を行って発電を行うよう構成してあり、発電システム１は、発電機１１の発電出力を商用電源１００と系統連系させているときに、発電機１１に負荷１０１が加えられるよう構成してある。また、発電機１１は、商用電源１００と系統連系を行っているときには、商用電源１００の周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）と同期する一定の回転速度で発電を行うよう構成されている。また、発電機１１は、商用電源１００と同じ電圧及び周波数で発電を行うよう構成されている。
【００５９】
本例の発電システム１の運転を行う際には、運転管理コントローラ８３によって副燃料用電磁弁６２及び第１電磁弁６３Ａを閉じると共に第２電磁弁６３Ｂを開けた状態で、主燃料ガスＦ１のみを用いてガスエンジン２の運転を開始する（図４のステップＳ１０１）。このとき、発電機１１の発電出力は、商用電源１００との系統連系を遮断した状態にある。また、主燃料単独運転は、ガスエンジン２（及び発電機１１）の回転速度が商用電源１００の周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）と同期する略一定の回転速度になるまで行う。そして、発電機１１の周波数及び電圧を定格値まで立ち上げる（図４のＳ１０２）。次いで、発電機１１の商用電源１００との系統連系を開始する（図４のＳ１０３）。
【００６０】
次いで、運転管理コントローラ８３によって副燃料用電磁弁６２を開けると共に第２電磁弁６３Ｂを閉じ、その後第１電磁弁６３Ａを開けて、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給を開始する（図４のＳ１０４）。第２電磁弁６３Ｂを閉じるときには、圧力レギュレータ６１のローディング部６１１における圧力は、第１ミキサー７Ａの出口部ｂにおける第１混合気Ｍ１の圧力とほぼ同じになっている。そして、第１ローディング配管６４Ａが合流する合流配管６５には、絞り流路部６６が設けてあることにより、第１電磁弁６３Ａを開けたときには、空気配管４を通過する燃焼用空気Ａの一部が、第１ローディング配管６４Ａを経由して圧力レギュレータ６１のローディング部６１１へ徐々に流入する。
【００６１】
これにより、圧力レギュレータ６１のローディング部６１１における圧力が徐々に増加し、圧力レギュレータ６１による副燃料ガスＦ２の出口圧力は、第１ミキサー７Ａの入口部ａにおける燃焼用空気Ａの圧力になるよう徐々に増加する。そのため、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給量を徐々に増加させることができ、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給を開始する際に、ガスエンジン２における供給熱量が急激に増加することを防止することができる。また、ガスエンジン２において、空気比が一時的に小さくなる（ガスリッチになる）ことを防止することができる。したがって、発電機１１の発電出力が一時的に激しく上昇してしまうことを防止することができ、しいてはＮＯｘ濃度の急激な増加を防止することもできる。
【００６２】
そして、ガスエンジン２において２燃料混焼運転を行い、発電システム１においては、発電機１１の発電出力が、この発電機１１に対する負荷１０１を駆動するための目標出力になるよう負荷追従運転を行うことができる（図４のＳ１０５）。次いで、発電システム１の運転管理コントローラ８３からスロットルバルブ３を制御する制御コントローラ８１に停止信号が送られたときには（図４のＳ１０６）、制御コントローラ８１は、スロットルバルブ３の開度を減少させて発電出力を低下させる（図４のＳ１０７）。
【００６３】
次いで、運転管理コントローラ８３によって第１電磁弁６３Ａを閉じて第２電磁弁６３Ｂを開けることにより、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給の停止を開始することができる（図４のＳ１０８）。第１電磁弁６３Ａを閉じるときには、圧力レギュレータ６１のローディング部６１１における圧力は、第１ミキサー７Ａの入口部ａにおける燃焼用空気Ａの圧力とほぼ同じになっている。そして、第２ローディング配管６４Ｂが合流する合流配管６５には、絞り流路部６６が設けてあることにより、第２電磁弁６３Ｂを開けたときには、圧力レギュレータ６１のローディング部６１１に存在する燃焼用空気Ａの一部が、第２ローディング配管６４Ｂを経由して第１ミキサー７Ａの出口部ｂへ徐々に流出する。
【００６４】
これにより、圧力レギュレータ６１のローディング部６１１における圧力が徐々に減少し、圧力レギュレータ６１による副燃料ガスＦ２の出口圧力は、第１ミキサー７Ａの出口部ｂにおける第１混合気Ｍ１の圧力になるよう徐々に減少する。そのため、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給量を徐々に減少させることができ、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給を停止する際に、ガスエンジン２における供給熱量が急激に減少することを防止することができる。また、ガスエンジン２において、空気比が一時的に大きくなる（ガスリーンになる）ことを防止することができる。したがって、発電機１１の発電出力が一時的に激しく低下してしまうことを防止することができる。
【００６５】
次いで、圧力レギュレータ６１の出口圧力が第１ミキサー７Ａの出口部ｂにおける第１混合気Ｍ１の圧力とほぼ同じになった後（運転管理コントローラ８３によって第１電磁弁６３Ａを閉じて第２電磁弁６３Ｂを開け、タイマー設定時間を経過した後）には、運転管理コントローラ８３によって副燃料用電磁弁６２を閉じて、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給を遮断することができる（図４のＳ１０９）。その後、発電機１１の商用電源１００との系統連系を遮断する（図４のＳ１１０）。
【００６６】
なお、本例の発電システム１の動作においては、発電機１１の商用電源１００との系統連系を行っているときに、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給を開始し、発電機１１の商用電源１００との系統連系を行っているときに、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給を停止した。これに対し、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給を開始した後に、発電機１１の商用電源１００との系統連系を開始するができ、また、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給を停止した後に、発電機１１の商用電源１００との系統連系を遮断することもできる。
つまり、本例の発電システム１によれば、商用電源１００との系統連系の開始、遮断を行うタイミングを考慮しなくても、ガスエンジン２の運転を安定して継続することができる。
【００６７】
また、本例においては、運転管理コントローラ８３は、副燃料用電磁弁６２、第１電磁弁６３Ａ及び第２電磁弁６３Ｂの開閉制御（単純なＯＮ／ＯＦＦ制御）を行っており、スロットルバルブ３以外には開度を制御するバルブを用いていない。また、第１ローディング配管６４Ａ及び第２ローディング配管６４Ｂの配管径（内径）は細く、第１電磁弁６３Ａ及び第２電磁弁６３Ｂには、小型の電磁弁を用いることができる。また、運転管理コントローラ８３は、副燃料用電磁弁６２、第１電磁弁６３Ａ及び第２電磁弁６３ＢのＯＮ／ＯＦＦ制御を行えばよく（開度を調整する制御が不要）、運転管理コントローラ８３には、安価なシーケンサ等を用いることができる。そのため、発電システム１の機械的及び電気的構造が簡単であり、その制御が容易である。
その他、本例の発電システム１の構成は、上記実施例１と同様であり、本例の発電システム１によっても、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００６８】
（実施例３）
本例は、上記実施例１の構成に対して、主燃料ガスＦ１と副燃料ガスＦ２との混合順序に関する構成が異なる例である。
図５に示すごとく、本例の発電システム１は、都市ガス等の主燃料ガスＦ１をガスエンジン２へ供給する主燃料供給系の下流側に、バイオガス等の副燃料ガスＦ２をガスエンジン２へ供給する副燃料供給系を有している。そして、本例の発電システム１は、燃焼用空気Ａと主燃料ガスＦ１とを混合した第１混合気Ｍ１に、副燃料ガスＦ２を混合して第２混合気Ｍ２を作り出すよう構成してある。
【００６９】
本例の第１ミキサー７Ａは、空気配管４から流入する燃焼用空気Ａに、主燃料配管５から主燃料調整弁５１による流量調整後の主燃料ガスＦ１を混合して、第１混合気Ｍ１を作り出す。また、本例の第２ミキサー７Ｂは、第１ミキサー７Ａから流入する第１混合気Ｍ１がベンチュリーを通過する際に生じる吸引力に応じて、副燃料配管６から圧力レギュレータ６１による圧力設定後の副燃料ガスＦ２が流入することにより、当該第１混合気Ｍ１に当該副燃料ガスＦ２を混合して、第２混合気Ｍ２を作り出す。
【００７０】
その他、本例の発電システム１の構成は、上記実施例１と同様であり、本例の発電システム１によっても、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができ、主燃料ガスＦ１と副燃料ガスＦ２とを用いてガスエンジン２を運転し、副燃料ガスＦ２の熱量が変動しても安定してガスエンジン２を運転することができる。
【００７１】
（実施例４）
本例は、上記実施例２の構成に対して、主燃料ガスＦ１と副燃料ガスＦ２との混合順序に関する構成が異なる例である。
図６に示すごとく、本例の圧力レギュレータ（差圧ガバナ）６１のローディング部６１１には、第１ローディング配管６４Ａと第２ローディング配管６４Ｂとが合流した合流配管６５が接続してあり、この合流配管６５には、第１ローディング配管６４Ａ及び第２ローディング配管６４Ｂよりも流路断面積を小さくした絞り流路部６６が設けてある。
また、合流配管６５から分岐する第１ローディング配管６４Ａは、第１ミキサー７Ａと第２ミキサー７Ｂとの間の吸気配管１２に接続してある。また、合流配管６５から分岐する第２ローディング配管６４Ｂは、第２ミキサー７Ｂとスロットルバルブ３との間の吸気配管１２に接続してある。
【００７２】
また、本例の発電システム１は、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給を開始する際には、運転管理コントローラ８３によって第２電磁弁６３Ｂを閉じて第１電磁弁６３Ａを開けることにより、第２ミキサー７Ｂの入口部ａから第１ローディング配管６４Ａへ第１混合気Ｍ１を流入させて上記圧力レギュレータ６１のローディング部６１１における圧力を徐々に増加させ、圧力レギュレータ６１の出口圧力を第２ミキサー７Ｂの入口部ａにおける第１混合気Ｍ１の圧力に近づけるよう構成してある。
【００７３】
また、本例の発電システム１は、ガスエンジン２への副燃料ガスＦ２の供給を停止する際には、運転管理コントローラ８３によって第１電磁弁６３Ａを閉じて第２電磁弁６３Ｂを開けることにより、第２ローディング配管６４Ｂから第２ミキサー７Ｂの出口部ｂへ第１混合気Ｍ１を流出させて圧力レギュレータ６１のローディング部６１１における圧力を徐々に減少させ、圧力レギュレータ６１の出口圧力を第２ミキサー７Ｂの出口部ｂにおける第２混合気Ｍ２の圧力に近づけるよう構成してある。
【００７４】
その他、本例の発電システム１の構成は、上記実施例２、３と同様であり、本例の発電システム１によっても、上記実施例２、３と同様の作用効果を得ることができる。
【００７５】
（確認試験）
本確認試験においては、上記実施例１に示した発電システム１（本確認試験においては、吸気マニホールド２２内の圧力を一定にするよう制御する。）（発明品）と、排ガス中の酸素濃度を一定に制御する従来の発電システム（比較品）とについて、ガスエンジン２及び発電機１１における運転状況の変化について確認した。
また、本確認試験においては、主燃料ガスＦ１のみを用いてガスエンジン２を運転した場合（主燃料のみによる運転時）と、主燃料ガスＦ１及び副燃料ガスＦ２を用いてガスエンジン２を運転した場合（混焼運転時）とについて、発電機１１の発電出力、発電機１１の発電効率（発電出力を燃料全体の熱量で割って求めた効率）、排ガス中のＮＯｘ濃度を測定した。
【００７６】
また、混焼運転時において、副燃料ガスＦ２は、可燃成分であるメタンと不燃成分である二酸化炭素との混合気とし、メタンの比率を８５［ｖｏｌ％］から段階的に低下させて作り出した。また、混焼運転時において、副燃料ガスＦ２中のメタンの比率が８５［ｖｏｌ％］であるときの主燃料ガスＦ１と副燃料ガスＦ２との混合比率は、主燃料ガスＦ１が１０［ｖｏｌ％］に対して副燃料ガスＦ２を９０［ｖｏｌ％］とし、混焼運転時における目標出力は、主燃料のみによる運転時における目標出力（定格出力）と同じにした。
なお、副燃料ガスＦ２中のメタンの比率を変化させるときにおいて、副燃料ガスＦ２による熱量の不足分は、主燃料ガスＦ１による熱量の増加によって補われることになる。
【００７７】
図７は、発明品について、横軸に副燃料ガスＦ２中のメタンの比率［ｖｏｌ％］をとり、縦軸に発電出力、発電効率、ＮＯｘ濃度の比率をとって、副燃料ガスＦ２中のメタンの比率［ｖｏｌ％］を段階的に低下させたときのこれらの値を示すグラフである。また、図８は、比較品について、これらの値を示すグラフである。
両図においては、発電出力、発電効率、ＮＯｘ濃度は、主燃料のみによる運転時の値に対する混焼運転時の値の比率として示す。
【００７８】
図８に示すごとく、比較品については、副燃料ガスＦ２中のメタンの比率を低下させていくと（副燃料ガスＦ２中の二酸化炭素の比率を上昇させていくと）、メタンの比率が６０［ｖｏｌ％］未満になったところで、発電出力及び発電効率が低下していくことがわかった。
比較品において、副燃料ガスＦ２中のメタン（可燃成分）の比率を低下させると、上記発電出力及び発電効率が低下する理由は、次のように考える。
【００７９】
副燃料ガスＦ２中のメタンの比率が低下すると、発電出力が低下し、出力制御コントローラ８１によってスロットルバルブ３の開度が増加し、ガスエンジン２への混合気（第２混合気）Ｍ２の供給量が増加する。このとき、ガスエンジン２への供給熱量には変化がないが、副燃料ガスＦ２中の二酸化炭素濃度の上昇分だけ排ガスの流量が増加する。排ガスの流量が増加した分、排ガス中の酸素濃度が低下し、排ガス中の酸素濃度が目標酸素濃度になるように混合気Ｍ２中の主燃料ガスＦ１の流量が減少する（空気比がリーン化する）。そして、ガスエンジン２へ供給される混合気Ｍ２の単位流量当たりの発熱量が低下し、出力制御コントローラ８１は、スロットルバルブ３の開度をさらに増加させて、混合気Ｍ２の供給量をさらに増加させようとする。このとき、ガスエンジン２に吸入することができる混合気Ｍ２の流量には限界があり、この限界に到達するまではどこかで平衡するが、この限界に到達すると、発電出力が低下していくと考える。
【００８０】
ここで、副燃料ガスＦ２中のメタンの比率を増加させることにより、排ガス中の酸素濃度の設定値（目標酸素濃度）を変更することもできるが、副燃料ガスＦ２の組成や熱量を検出することが必要になり、コストアップ、システムの複雑化等の問題が新たに生じてしまう。
なお、発電効率が低下するのは、二酸化炭素濃度が増加すると共に空気比がリーン化し、ガスエンジン２における燃焼がより悪化するためと思われる。また、副燃料ガスＦ２中のメタンの比率を小さくしていくと、ガスエンジン２における燃焼がより悪化するため、ＮＯｘ濃度が減少していることがわかる。
【００８１】
これに対し、図７に示すごとく、発明品については、副燃料ガスＦ２中のメタンの比率を低下させても（副燃料ガスＦ２中の二酸化炭素の比率を上昇させても）、発電出力が低下せず、発電効率もほとんど低下しないことがわかった。また、副燃料ガスＦ２中のメタンの比率を低下させていくと、ＮＯｘ濃度が減少していくことがわかった。
発明品において、副燃料ガスＦ２中のメタン（可燃成分）の比率を低下させても、上記発電出力及び発電効率がほとんど低下しない理由は、次のように考える。
【００８２】
副燃料ガスＦ２中のメタンの比率が低下すると、発電出力が低下し、出力制御コントローラ８１によってスロットルバルブ３の開度が増加し、ガスエンジン２への混合気（第２混合気）Ｍ２の供給量が増加する。このとき、ガスエンジン２への供給熱量には変化がないが、吸気マニホールド２２の圧力が上昇する。そして、主燃料制御コントローラ８２によって主燃料調整弁５１の開度が増加し、ガスエンジン２への主燃料ガスＦ１の供給量が増加する（空気比がリッチ化する）。これにより、スロットルバルブ３の開度が元の状態に復帰し、吸気マニホールド２２の圧力が一定になり、ガスエンジン２へ供給される混合気Ｍ２の単位流量当たりの発熱量が一定になる。それ故、ガスエンジン２の吸込限界（ガスエンジン２に吸入することができる混合気Ｍ２の流量）に到達することがない。
なお、発電効率がほとんど低下しないのは、二酸化炭素の濃度が増加したことによる燃焼悪化の影響が、空気比をリッチ化したことに伴う燃焼良化の影響により小さくなるためと考える。また、ＮＯｘ濃度は、二酸化炭素の濃度の増加による影響が大きく、減少したと考える。
【００８３】
以上の結果より、ガスエンジン２における混焼運転時に、吸気マニホールド２２内の圧力を一定に制御する発明品によれば、副燃料ガスＦ２中の可燃成分の比率が低下し、副燃料ガスＦ２による熱量が低下する場合においても、安定してガスエンジン２を運転できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】実施例１における、発電システムの構成を示す説明図。
【図２】実施例１における、第１ミキサーの構造を概略的に示す説明図。
【図３】実施例２における、発電システムの構成を示す説明図。
【図４】実施例２における、発電システムの制御動作を示すフローチャート。
【図５】実施例３における、発電システムの構成を示す説明図。
【図６】実施例４における、発電システムの構成を示す説明図。
【図７】確認試験における発明品について、副燃料ガス中のメタンの比率を段階的に低下させたときの発電出力、発電効率、ＮＯｘ濃度の比率を示すグラフ。
【図８】確認試験における比較品について、副燃料ガス中のメタンの比率を段階的に低下させたときの発電出力、発電効率、ＮＯｘ濃度の比率を示すグラフ。
【符号の説明】
【００８５】
１  発電システム
１１  発電機
１２  吸気配管
２  ガスエンジン
２１  気筒
２２  吸気マニホールド
３  スロットルバルブ
４  空気配管
５  主燃料配管
５１  主燃料調整弁
６  副燃料配管
６１  圧力レギュレータ
７Ａ  第１ミキサー
７Ｂ  第２ミキサー
８１  出力制御コントローラ
８２  主燃料制御コントローラ
８３  運転管理コントローラ
Ａ  燃焼用空気
Ｆ１  主燃料ガス
Ｆ２  副燃料ガス
Ｍ１  第１混合気
Ｍ２  第２混合気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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