(57)【要約】【課題】バイオガスをガスエンジンへ供給する圧力の変動によって当該ガスエンジンの始動及び停止を制御することができるバイオガス発電装置及びバイオガス発電の制御方法を提供する。【解決手段】制御装置１８によって圧力検出装置１３で検出したバイオガスの圧力Ｖを予め設定したエンジン始動圧力Ｖ１、エンジン駆動最大圧力Ｖ２、エンジン駆動最低圧力Ｖ３と照合して、前記バイオガスの圧力Ｖがエンジン始動圧力Ｖ１以上になった場合はガスエンジン発電機１６を駆動し、前記ガスエンジン発電機１６駆動時に、前記バイオガスの圧力Ｖがエンジン駆動最大圧力Ｖ２以上となった場合には余剰ガス燃焼装置１７を作動し、前記バイオガスの圧力Ｖがエンジン駆動最低圧力Ｖ３以下になった場合には、ガスエンジン発電機１６及び余剰ガス燃焼装置１７を停止するように制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機廃棄物よりメタンガスを主成分とするバイオガスを発生させるメタン発酵槽と、
前記メタン発酵槽で発生したバイオガスから有害な気体を分離して除去する精製装置と、
有害な気体及び酸素の濃度を連続的に確認する連続モニタリング装置と、
前記バイオガスの圧力を検出する圧力検出装置と、
前記メタン発酵槽から発生したバイオガスを貯蔵するガス貯蔵装置と、
前記ガス貯蔵装置から供給されるバイオガスと空気とを燃焼させて、ガスエンジンを駆動して発電機を駆動させるガスエンジン発電機と、
前記ガスエンジン発電機への余剰バイオガスを燃焼させる余剰ガス燃焼装置と、
前記圧力検出装置の検出値、及び連続モニタリング装置の計測値を入力してガスエンジン発電機と余剰ガス燃焼装置の始動及び停止を制御する制御装置と、
を具備するバイオガス発電システムにおいて、
前記制御装置によって、
前記圧力検出装置で検出したバイオガスの圧力を予め設定したエンジン始動圧力、エンジン駆動最大圧力、エンジン駆動最低圧力と照合して、
前記バイオガスの圧力がエンジン始動圧力以上になった場合は前記ガスエンジン発電機を駆動し、
前記ガスエンジン発電機駆動時に、前記バイオガスの圧力がエンジン駆動最大圧力以上となった場合には前記余剰ガス燃焼装置を作動し、
前記バイオガスの圧力がエンジン駆動最低圧力以下になった場合には、ガスエンジン発電機及び余剰ガス燃焼装置を停止する、
ように制御することを特徴とするバイオガス発電の制御方法。
【請求項２】
前記制御装置によって、
前記連続モニタリング装置で計測した有害な気体の濃度が第一設定濃度以上である場合、または酸素の濃度が第二設定濃度以上である場合には前記ガスエンジン発電機及び余剰ガス燃焼装置を停止する、
ように制御することを特徴とする請求項１に記載のバイオガス発電の制御方法。
【請求項３】
有機廃棄物よりメタンガスを主成分とするバイオガスを発生させるメタン発酵槽と、
前記メタン発酵槽で発生したバイオガスから有害な気体を分離して除去する精製装置と、
有害な気体及び酸素の濃度を連続的に確認する連続モニタリング装置と、
前記バイオガスの圧力を検出する圧力検出装置と、
前記メタン発酵槽から発生したバイオガスを貯蔵するガス貯蔵装置と、
前記ガス貯蔵装置から供給されるバイオガスと空気とを燃焼させて、ガスエンジンを駆動して発電機を駆動させるガスエンジン発電機と、
前記ガスエンジン発電機への余剰バイオガスを燃焼させる余剰ガス燃焼装置と、
前記圧力検出装置の検出値、及び連続モニタリング装置の計測値を入力してガスエンジン発電機と余剰ガス燃焼装置の始動及び停止を制御する制御装置と、
を具備する、
ことを特徴とするバイオガス発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオガス発電システム及びバイオガス発電の制御方法の技術に関し、特にメタン発酵槽で発生したバイオガスを使用してガスエンジンを駆動させ、該ガスエンジンに付設した発電機で発電するバイオガス発電システム及びバイオガス発電の制御方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水汚泥、有機性廃水、厨芥類などの食品残渣及び糞尿等の廃棄されていた有機性廃棄物を、嫌気性細菌を利用してメタン発酵することでメタンガス（気体状態のメタン）を主成分とした混合気体であるバイオガスを発生させ、該バイオガスを炭化水素系化石燃料ガスの代わりに使用して、発電等に利用するバイオガス発電システムが公知となっている（例えば、特許文献１参照）。また、前記バイオガス発電システムの一例として、該バイオガスを炭化水素系化石燃料ガスの代わりに使用して、ガスエンジン発電機を駆動させ、発電するバイオガス発電システムは公知となっている（例えば、特許文献２または特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００６−２７２１６０号公報
【特許文献２】特開２００４−２９３４６５号公報
【特許文献３】特開２０００−１５２７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、メタン発酵より得られるバイオガスの成分はメタンガスの他、二酸化炭素、シロキサン（ケイ素化合物）、硫化水素、及び精製装置にて注入されることのある酸素等が含まれており、このままガスエンジンの燃料として使用した場合、人体へ悪影響を及ぼしたり、ガスエンジンの故障の原因となったりすることがある。
また、メタン発酵によるバイオガスの供給は常に一定ではなく発生量の変動により、ガスエンジンへ供給されるバイオガスの圧力が変動してガスエンジンの故障の原因となっていた。
また、余剰バイオガスの発生時やガスエンジン発電機のメンテナンス時に環境負荷の高いメタンガスが放散されることがある。
【０００４】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑み、バイオガスをガスエンジンへ供給する圧力の変動によって当該ガスエンジンの始動及び停止を制御することができるバイオガス発電装置及びバイオガス発電の制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、有機廃棄物よりメタンガスを主成分とするバイオガスを発生させるメタン発酵槽と、前記メタン発酵槽で発生したバイオガスから有害な気体を分離して除去する精製装置と、有害な気体及び酸素の濃度を連続的に確認する連続モニタリング装置と、前記バイオガスの圧力を検出する圧力検出装置と、前記メタン発酵槽から発生したバイオガスを貯蔵するガス貯蔵装置と、前記ガス貯蔵装置から供給されるバイオガスと空気とを燃焼させて、ガスエンジンを駆動して発電機を駆動させるガスエンジン発電機と、前記ガスエンジン発電機への余剰バイオガスを燃焼させる余剰ガス燃焼装置と、前記圧力検出装置の検出値、及び連続モニタリング装置の計測値を入力してガスエンジン発電機と余剰ガス燃焼装置の始動及び停止を制御する制御装置と、を具備するバイオガス発電システムにおいて、前記制御装置によって、前記圧力検出装置で検出したバイオガスの圧力を予め設定したエンジン始動圧力、エンジン駆動最大圧力、エンジン駆動最低圧力と照合して、前記バイオガスの圧力がエンジン始動圧力以上になった場合は前記ガスエンジン発電機を駆動し、前記ガスエンジン発電機駆動時に、前記バイオガスの圧力がエンジン駆動最大圧力以上となった場合には前記余剰ガス燃焼装置を作動し、前記バイオガスの圧力がエンジン駆動最低圧力以下になった場合には、ガスエンジン発電機及び余剰ガス燃焼装置を停止する、ように制御するものである。
【０００７】
請求項２においては、前記制御装置によって、前記連続モニタリング装置で計測した有害な気体の濃度が第一設定濃度以上である場合、または酸素の濃度が第二設定濃度以上である場合には前記ガスエンジン発電機及び余剰ガス燃焼装置を停止する、ように制御するものである。
【０００８】
請求項３においては、有機廃棄物よりメタンガスを主成分とするバイオガスを発生させるメタン発酵槽と、前記メタン発酵槽で発生したバイオガスから有害な気体を分離して除去する精製装置と、有害な気体及び酸素の濃度を連続的に確認する連続モニタリング装置と、前記バイオガスの圧力を検出する圧力検出装置と、前記メタン発酵槽から発生したバイオガスを貯蔵するガス貯蔵装置と、前記ガス貯蔵装置から供給されるバイオガスと空気とを燃焼させて、ガスエンジンを駆動して発電機を駆動させるガスエンジン発電機と、前記ガスエンジン発電機への余剰バイオガスを燃焼させる余剰ガス燃焼装置と、前記圧力検出装置の検出値、及び連続モニタリング装置の計測値を入力してガスエンジン発電機と余剰ガス燃焼装置の始動及び停止を制御する制御装置と、を具備するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１０】
請求項１においては、ガスエンジン発電機を駆動できるバイオガスが発生しているときのみ、ガスエンジン発電機を駆動させることができる。また、ガスエンジン駆動時に必要とする以上のバイオガスが供給された場合には、その余剰バイオガス中のメタンガスを余剰ガス燃焼装置によって燃焼させるため、環境負荷の高いメタンガスを空気中に排出することを防止できる。
【００１１】
請求項２においては、バイオガスに酸素が混入することにより、前記バイオガス発電システム内でのメタンガスと酸素の混合による爆発の可能性を防止する。また、バイオガス内の有害な気体の濃度が高い場合に、ガスエンジン発電機内に有害な気体が流入することを防ぎ、前記ガスエンジン発電機の故障を未然に防止し、前記バイオガス発電システム外にメタンガスを排出するのを防止する。
【００１２】
請求項３においては、ガスエンジン発電機を駆動できるバイオガスが発生しているときのみ、ガスエンジン発電機を駆動させることができる。また、ガスエンジン駆動時に必要とする以上のバイオガスが供給された場合には、そのバイオガス中のメタンガスを余剰ガス燃焼装置によって燃焼させるため、環境負荷の高いメタンガスを空気中に排出することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係るバイオガス発電システムの全体的な構成を示したブロック図、図２は制御装置のブロック図、図３は圧力によるガスエンジン発電機の始動・停止制御及び余剰ガス燃焼装置の点火制御のフローチャート図である。図４は圧力によるガスエンジン発電機の始動・停止制御及び余剰ガス燃焼装置の点火制御のフローチャート図、図５は連続モニタリングによるガスエンジン発電機の始動・停止制御及び余剰ガス燃焼装置の点火制御のフローチャート図である。
【００１４】
まず、本発明にかかるバイオガス発電システム１について説明する。
図１に示すように、バイオガス発電システム１は、有機廃棄物よりメタンガスを主成分とする混合気体であるバイオガスを発生させるメタン発酵槽１１と、該メタン発酵槽１１で発生したバイオガスから有害な気体を分離して除去する精製装置１２と、有害な気体及び酸素の濃度を連続的に確認するために有害な気体及び酸素の濃度の計測を行う連続モニタリング装置１４と、前記バイオガスの圧力を検出する圧力検出装置１３と、前記バイオガスを貯蔵するガス貯蔵装置１５と、前記ガス貯蔵装置１５から供給されるバイオガスに含まれるメタンガスを燃焼して、ガスエンジン４１を駆動して発電機４２を駆動させるガスエンジン発電機１６と、前記ガスエンジン発電機１６駆動時に必要とする以上のバイオガスが供給された場合には、そのバイオガス中のメタンガスを燃焼させる余剰ガス燃焼装置１７と、前記圧力検出装置１３の検出値、及び連続モニタリング装置１４の計測値を入力してガスエンジン発電機１６と余剰ガス燃焼装置１７の始動及び停止を制御する制御装置１８とを具備する。
【００１５】
＜メタン発酵槽＞
前記メタン発酵槽１１は、食品工場廃水等の有機性廃棄物を投入し、メタン発酵を行いバイオガスを発生させるものである。前記メタン発酵槽１１の一例として、沈降速度の大きい粒子化（グラニュール化）したメタン発酵菌を高濃度に保持し、廃水を高効率にメタン発酵処理するという特徴を持つ菌体グラニュールを使用した廃水処理方法、例えばＵＡＳＢ（Ｕｐｆｌｏｗ  Ａｎａｅｒｏｂｉｃ  Ｓｌｕｄｇｅ  Ｂｌａｎｋｅｔ）法を使用した発酵槽がある。前記メタン発酵槽１１より発生したメタンガスを含む混合気体であるバイオガスは配管２１を通って精製装置１２へと送られる。
前記配管２１には、手動弁２３が設けられており、ガスエンジン発電機１６及び余剰ガス燃焼装置１７が両方とも停止している際には、手動弁２３を閉じることによりメタン発酵槽１１からのバイオガスの供給を停止させることが可能となっている。
【００１６】
＜精製装置＞
前記精製装置１２において、触媒や吸着等の作用によってバイオガスから硫化水素が除去され、シロキサン（ケイ素化合物）が除去される。前記バイオガスからシロキサンが除去されることにより、ガスエンジン発電機１６のガスエンジン４１内部でシロキサンが固化するのを防止することができる。
【００１７】
＜ガス貯蔵装置＞
前記精製装置１２と連通する配管２２には蓄圧手段となるガス貯蔵装置１５が連通している。ガス貯蔵装置１５は、例えば、前記バイオガスの圧力が高くなると大きく膨らみ、バイオガスの圧力が低下すると小さく萎むガス不透過物で構成されている。前記ガス貯蔵装置１５は球状や円筒状に構成されて、二重構造となっており外側の袋と内側の袋との間に一定の圧力で圧力調整気体を充填しておくことにより、前記圧力調整気体の圧力よりもバイオガスの圧力が大きい場合にはガス貯蔵装置１５は膨らみバイオガスが貯蔵され、一方ガスエンジン発電機１６の駆動等により、前記圧力調整気体の圧力よりもバイオガスの圧力が小さくなった場合にはガス貯蔵装置１５は萎んで、ガス貯蔵装置１５から配管２２へと貯蔵されていたバイオガスが供給されることとなる。但し、この構成は限定するものではなく、必要とするガス量を収容できる容器内を弾性体膜で仕切る構成としたりすることもできる。
【００１８】
＜ガスエンジン発電機＞
前記精製装置１２にガスエンジン発電機１６が配管２２を介して連通されている。前記配管２２の精製装置１２とガスエンジン発電機１６との間、かつガス貯蔵装置１５とガスエンジン発電機１６との間に電磁弁４４が介装され、該電磁弁４４のソレノイド４４ａは前記制御装置１８と接続されている。
前記ガスエンジン発電機１６においては、ガスエンジン４１と発電機４２が直結して配設されており、該ガスエンジン４１の出力軸の回転により発電機４２の磁石またはコイルが回転されることによって発電が可能となる。前記ガスエンジン４１には始動・停止装置４３が設けられて、制御装置１８と接続されている。該制御装置１８は前記圧力検出装置１３による検出値が第一設定値以上であるとソレノイド４４ａに信号を送り電磁弁４４を開き、始動・停止装置４３によりガスエンジン４１を始動する。第二設定値以下となると電磁弁４４を閉じてガスエンジン４１も停止させる。前記第一設定値は第二設定値よりも高い値とする。
【００１９】
＜余剰ガス燃焼装置＞
また、前記精製装置１２に余剰ガス燃焼装置１７が配管２２を介して連通されている。前記配管２２の精製装置１２と余剰ガス燃焼装置１７との間には電磁弁５２が介装され、該電磁弁５２のソレノイド５２ａは前記制御装置１８と接続されている。前記余剰ガス燃焼装置１７は、ガスエンジン４１を駆動した時に必要とする以上の余剰バイオガスに含まれるメタンガスを燃焼させることにより二酸化炭素及び水を生成して、環境に負荷を与えず、バイオガスを排出するための装置である。また、ガスエンジン発電機１６が停止しているときに、配管２２内の圧力が過剰に高まるのを防止するため及びメタンガスを燃焼させることにより二酸化炭素及び水を生成して、環境に負荷を与えずバイオガスを排出するための装置である。
【００２０】
前記余剰ガス燃焼装置１７には、点火装置５１が設けられて、制御装置１８と接続されている。前記点火装置５１は、前記圧力検出装置１３による検出値が設定値（エンジン駆動最大圧力Ｖ２）以上であるとソレノイド５２ａに信号を送り電磁弁５２を開き、点火装置５１を作動させ、余剰ガスを燃焼させる。また、設定値（エンジン駆動最低圧力Ｖ３）以下になると、ソレノイド５２ａに信号を送り電磁弁５２を閉じて余剰ガス燃焼装置１７を停止させる構成となっている。前記エンジン駆動最大圧力Ｖ２はエンジン駆動最低圧力Ｖ３よりも高い値とする。なお、前記エンジン駆動最大圧力Ｖ２、エンジン駆動最低圧力Ｖ３は制御装置１８の記憶手段に記憶され、設定操作手段によりそれぞれの設定値を変更可能に構成している。
【００２１】
また、前記精製装置１２とガス貯蔵装置１５、ガスエンジン発電機１６、及び余剰ガス燃焼装置１７と連通する配管２２の中途部には、配管２２内のバイオガスの圧力Ｖを計測する圧力検出装置１３が設けられている。前記圧力検出装置１３は検出した圧力Ｖを制御装置１８へと入力する。
また、前記精製装置１２とガス貯蔵装置１５、ガスエンジン発電機１６、及び余剰ガス燃焼装置１７と連通する配管２２の中途部には、連続モニタリング装置１４が設けられている。前記連続モニタリング装置１４は精製装置１２によって精製されたバイオガスを連続モニタリングし、有害物質である硫化水素（Ｈ２Ｓ）の濃度ＣＨ２Ｓを計測するものである。また、前記連続モニタリング装置１４はバイオガスに含まれる酸素（Ｏ２）の濃度ＣＯ２を計測するものである。前記連続モニタリング装置１４は検出した硫化水素の濃度ＣＨ２Ｓ及び酸素の濃度ＣＯ２を制御装置１８へと入力する。該硫化水素の濃度及び酸素の濃度が設定値以上となると、前記制御装置１８はまたガスエンジン発電機１６を停止させ、設定値以下となると駆動させる。
【００２２】
＜制御装置＞
次に制御装置１８について説明する。
図２に示すように制御装置１８は入力側に前記圧力検出装置１３及び連続モニタリング装置１４が接続されており、出力側にはガスエンジン発電機１６の始動・停止装置４３及び余剰ガス燃焼装置１７の点火装置５１が接続されている。
【００２３】
＜制御手段＞
次に、制御装置１８による制御の流れについて図３から図５のフローチャートを元に説明する。
まず、バイオガスの圧力Ｖによるガスエンジン発電機１６の始動・停止制御、及び、余剰ガス燃焼装置１７の点火制御について説明する。
前記自動運転モードを選択した場合には、まず、図３に示すように配管２２内のバイオガスの圧力Ｖが第一設定値であるエンジン始動圧力Ｖ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。バイオガスの圧力Ｖがエンジン始動圧力Ｖ１未満であった場合には、引き続きバイオガスの圧力Ｖを圧力検出装置１３で検出して、ステップＳ１０を処理する。バイオガスの圧力Ｖがエンジン始動圧力Ｖ１以上であった場合には、ガスエンジン発電機１６を駆動するのに十分な圧力があるものと判断し、ソレノイド４４ａに信号を送り、電磁弁４４を開いて、ガスエンジン発電機１６の始動・停止装置４３を「ＯＮ」にして、ガスエンジン発電機１６を始動させる（ステップＳ２０）。
【００２４】
次にガスエンジン発電機１６が始動しているときに圧力Ｖがエンジン駆動最大圧力Ｖ２以上になっているか否かを判断する（ステップＳ３０）。ここで、本発明においては、前記圧力Ｖがエンジン始動圧力Ｖ１以上エンジン駆動最大圧力Ｖ２未満の場合には、バイオガス中のメタンガスがガスエンジン発電機１６によって完全燃焼されているものと判断し、エンジン駆動最大圧力Ｖ２以上となると完全燃焼させることができなくなるので、ソレノイド５２ａに信号を送り電磁弁５２を開き、余剰ガス燃焼装置１７の点火装置５１を「ＯＮ」にして、余剰ガス燃焼装置１７を始動させる（ステップＳ４０）。
【００２５】
また、バイオガスの圧力Ｖがエンジン駆動最大圧力Ｖ２未満である場合、もしくは、ステップＳ４０において、余剰ガス燃焼装置１７を始動させた場合には、圧力検出装置１３によって検出したバイオガスの圧力Ｖがエンジン駆動最低圧力Ｖ３より大きいか否かを判断する（ステップＳ５０）。前記バイオガスの圧力Ｖがエンジン駆動最低圧力Ｖ３未満になっていない場合には、ガスエンジン発電機１６の駆動が可能な圧力が継続できると判断し、引き続き圧力検出装置１３によってバイオガスの圧力Ｖを検出し、ステップＳ３０の処理を行う。一方、前記圧力Ｖがエンジン駆動最低圧力Ｖ３以下になっている場合には、ガスエンジン発電機１６の駆動に必要な圧力が供給されていないとして、ソレノイド４４ａに信号を送り電磁弁４４を閉じて、ガスエンジン発電機１６の始動・停止装置４３を「ＯＦＦ」にして、ソレノイド５２ａに信号を送り電磁弁５２を閉じることにより、ガスエンジン発電機１６及び余剰ガス燃焼装置１７を停止する（ステップＳ６０）。そして、前記ガスエンジン発電機１６及び余剰ガス燃焼装置１７が停止した後、ステップＳ１０に戻り、再び、バイオガスの圧力Ｖによる制御を行う。
【００２６】
このように構成することにより、バイオガスの圧力Ｖがガスエンジン発電機１６の駆動に必要なガスエンジン始動圧力Ｖ１を越えていれば、ソレノイド４４ａに信号を送り電磁弁４４を開いて、ガスエンジン発電機１６の始動・停止装置４３を「ＯＮ」にして、ガスエンジン発電機１６を始動させ、バイオガスの圧力Ｖがガスエンジン発電機１６のガスエンジン駆動最大圧力Ｖ２を超えていれば、ガスエンジン発電機１６の駆動に必要なバイオガス中のメタンガス以上の量のガスが発生しているものと判断し、ソレノイド５２ａに信号を送り電磁弁５２を開いて、余剰ガス燃焼装置１７の点火装置５１を「ＯＮ」にして余剰ガス燃焼装置１７を始動させることにより、配管２２内のバイオガスの圧力が過剰に高まるのを防止することができる。また、余剰ガス燃焼装置１７によってメタンガスを燃焼し二酸化炭素と水を生成することで温室効果ガスであるメタンガスを削減し、環境負荷を抑えることが可能となる。
【００２７】
また、バイオガスの圧力がガスエンジン発電機１６のガスエンジン駆動最低圧力Ｖ３以下である場合には、ソレノイド４４ａに信号を送り電磁弁４４を閉じて、ガスエンジン発電機１６の始動・停止装置４３を「ＯＦＦ」にして、ソレノイド５２ａに信号を送り電磁弁５２を閉じて、ガスエンジン発電機１６及び余剰ガス燃焼装置１７を停止する。こうして、ガスエンジン発電機１６の回転不足により所望電圧が得られなかったり、電圧変動が生じたりすることを防止することが出来る。
【００２８】
次に、ガスエンジン発電機１６がメンテナンス等により停止している場合の余剰ガス燃焼装置１７の点火制御について説明する。
前記ガスエンジン発電機１６がメンテナンスにより停止している際にも、前記メタン発酵槽１１よりバイオガスは間断なく発生しているため、配管２２内の圧力が過剰に高まる。この場合、発生したメタンガスをバイオガス発電システム１外にそのまま排出すると、メタンガスは温室効果ガスであるため、環境に負荷をかけることとなる。そこで、メタン発酵槽１１より発生するメタンガスを燃焼して比較的環境負荷の低い二酸化炭素及び水を生成する必要がある。
【００２９】
図４に示すように、バイオガスの圧力Ｖが規定圧力Ｖ４以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。バイオガスの圧力Ｖが規定圧力Ｖ４未満であった場合には、引き続きバイオガスの圧力Ｖを圧力検出装置１３によって検出し、ステップＳ１１０をループ処理する。一方、バイオガスの圧力Ｖが規定圧力Ｖ４以上であった場合には、配管２２内のバイオガスの圧力Ｖが過剰に高まるのを防止するために、余剰ガス燃焼装置１７の点火装置５１を「ＯＮ」にして、余剰ガス燃焼装置１７を始動させる（ステップＳ１２０）。
【００３０】
次に前記余剰ガス燃焼装置１７が始動しているときに、圧力Ｖが規定圧力Ｖ５以下になっているか否かを判断する（ステップＳ１３０）。前記圧力Ｖが規定圧力Ｖ５以下でない場合には引き続き圧力Ｖを検出してステップＳ１３０のループ処理を行う。一方前記バイオガスの圧力が規定圧力Ｖ５以下の場合には、配管２２内にバイオガスがほとんど無いものと判断し、ソレノイド５２ａに信号を送り電磁弁５２を閉じることにより、前記余剰ガス燃焼装置１７を停止させる（ステップＳ１４０）。前記余剰ガス燃焼装置１７が停止した後、ステップＳ１１０に戻り、再び、バイオガスの圧力Ｖによる制御を行うものである。
【００３１】
このような制御を行うことで、余剰ガス燃焼装置１７によってバイオガス中のメタンガスを燃焼させて排出することにより、温室効果ガスであるメタンガスを二酸化炭素や水に変化させてからバイオガス発電システム１外に排出することが可能となり、環境負荷を低減することが可能となる。
【００３２】
次に連続モニタリング装置１４による制御について説明する。
前記連続モニタリング装置１４による制御は、前記連続モニタリング装置１４によって計測された硫化水素の濃度ＣＨ２Ｓ及び酸素の濃度ＣＯ２をモニタリングし、該計測値より前記ガスエンジン発電機１６及び余剰ガス燃焼装置１７を緊急停止するものである。なお、前記制御は圧力による制御での自動運転モードでのみ行われる。
【００３３】
まず、図５に示すように、前記連続モニタリング装置１４により硫化水素の濃度ＣＨ２Ｓ及び酸素の濃度ＣＯ２が第一設定濃度Ｃ１または第二設定濃度Ｃ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ２１０）。硫化水素の濃度ＣＨ２Ｓが第一設定濃度Ｃ１未満であり、かつ、酸素の濃度ＣＯ２が第二設定濃度Ｃ２未満ならば、継続して連続モニタリング装置１４によってモニタリングを行い、ステップＳ２１０のループ処理を行う。一方、硫化水素の濃度ＣＨ２Ｓが第一設定濃度Ｃ１以上、または、酸素の濃度ＣＯ２が第二設定濃度Ｃ２以上ならば、ガスエンジン発電機１６のソレノイド４４ａに信号を送り電磁弁４４を閉じて、始動・停止装置４３を「ＯＦＦ」にし、ガスエンジン発電機１６を停止し、ソレノイド５２ａに信号を送り電磁弁５２を閉じることにより、余剰ガス燃焼装置１７を停止する（ステップＳ２２０）。
【００３４】
このように構成することにより、精製装置１２に何らかの不具合が生じた場合であっても、人体に有害な硫化水素が残存しているバイオガスを排出することを防止し、また、硫化水素がガスエンジン発電機１６内に流入するのを防ぐことが可能となる。また、酸素が混合している場合に前記バイオガス発電システム１を停止することにより、メタンガスと酸素の混合による爆発の可能性を防止する。また、酸素と精製装置１２内の硫化水素が反応して発熱するのを防止する。
【００３５】
また、精製装置１２や圧力検出装置１３や連続モニタリング装置１４や余剰ガス燃焼装置１７のメンテナンスを行う時には手動弁２３を閉じる。
【００３６】
以上より、本発明にかかるバイオガス発電の制御方法は、有機廃棄物よりメタンガスを主成分とするバイオガスを発生させるメタン発酵槽１１と、前記メタン発酵槽１１で発生したバイオガスから有害な気体を分離して除去する精製装置１２と、有害な気体及び酸素が除去されているかを連続的に計測する連続モニタリング装置１４と、前記バイオガスの圧力を検出する圧力検出装置１３と、前記メタン発酵槽１１から発生したバイオガスを貯蔵するガス貯蔵装置１５と、前記ガス貯蔵装置１５から供給されるバイオガスと空気とを燃焼させて、ガスエンジン４１を駆動して発電機４２を駆動させるガスエンジン発電機１６と、前記ガスエンジン発電機１６への余剰バイオガスを燃焼させる余剰ガス燃焼装置１７と、前記圧力検出装置１３の検出値、及び連続モニタリング装置１４の計測値を入力してガスエンジン発電機１６と余剰ガス燃焼装置１７の始動及び停止を制御する制御装置１８と、を具備するバイオガス発電システム１において、前記制御装置１８によって、前記圧力検出装置１３で検出したバイオガスの圧力Ｖを予め設定したエンジン始動圧力Ｖ１、エンジン駆動最大圧力Ｖ２、エンジン駆動最低圧力Ｖ３と照合して、前記バイオガスの圧力Ｖがエンジン始動圧力Ｖ１以上になった場合は前記ガスエンジン発電機１６を駆動し、前記ガスエンジン発電機１６駆動時に、前記バイオガスの圧力Ｖがエンジン駆動最大圧力Ｖ２以上となった場合には前記余剰ガス燃焼装置１７を作動し、前記ガスエンジン発電機１６駆動時であって、前記余剰ガス燃焼装置１７が作動している場合に前記バイオガスの圧力Ｖがエンジン駆動最低圧力Ｖ３以下になった場合には、ガスエンジン発電機１６及び余剰ガス燃焼装置１７を停止する、ように制御するものである。
このように構成することにより、ガスエンジン発電機１６を駆動できるバイオガスが発生しているときのみ、ガスエンジン発電機１６を駆動させることができる。また、ガスエンジン４１駆動時に必要とする以上のバイオガスが供給された場合には、そのバイオガス中のメタンガスを余剰ガス燃焼装置１７によって燃焼させるため、環境負荷の高いメタンガスを空気中に排出することを防止できる。
【００３７】
また、前記制御装置１８によって、前記連続モニタリング装置１４で計測した有害な気体の濃度ＣＨ２Ｓが第一設定濃度Ｃ１以上である場合、または酸素の濃度ＣＯ２が第二設定濃度Ｃ２以上である場合には前記ガスエンジン発電機１６及び余剰ガス燃焼装置１７を停止する、ように制御するものである。
このように構成することにより、バイオガスに酸素が混入することにより、前記バイオガス発電システム１内でのメタンガスと酸素の混合による爆発の可能性を防止する。また、バイオガス内の有害な気体の濃度が高い場合に、ガスエンジン発電機１６内に有害な気体が流入することを防ぎ、前記ガスエンジン発電機１６の故障を未然に防止し、前記バイオガス発電システム１外にメタンガスを排出するのを防止する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例に係るバイオガス発電システムの全体的な構成を示したブロック図。
【図２】制御装置のブロック図。
【図３】圧力によるガスエンジン発電機の始動・停止制御及び余剰ガス燃焼装置の点火制御のフローチャート図。
【図４】圧力によるガスエンジン発電機の始動・停止制御及び余剰ガス燃焼装置の点火制御のフローチャート図。
【図５】連続モニタリングによるガスエンジン発電機の始動・停止制御及び余剰ガス燃焼装置の点火制御のフローチャート図。
【符号の説明】
【００３９】
１    バイオガス発電システム
１１    メタン発酵槽
１２    精製装置
１３    圧力検出装置
１４    連続モニタリング装置
１５    ガス貯蔵装置
１６    ガスエンジン発電機
１７    余剰ガス燃焼装置
１８    制御装置
４１    ガスエンジン
４２    発電機
【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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