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公開番号2024168768
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023085699
出願日2023-05-24
発明の名称発電用ガスエンジンシステム
出願人ライズピットカンパニー株式会社
代理人個人
主分類F02M 21/02 20060101AFI20241128BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【目的】食物残滓,動物の糞尿などの無酸素状態で加熱された有機物から生成される燃料によって稼働し、且つ燃料の可燃性物質を有効に燃焼させて稼働させることができる作動効率の極めて高い発電用ガスエンジンシステムを提供する。
【構成】家畜の糞尿,食物残滓等からなるバイオ系の主燃料ガスG1と、都市ガス等からなる支援ガスG2と、主燃料ガス低圧容器41と、支援ガス圧力容器42と、主燃料ガス低圧容器41内の主燃料ガスG1を、支援ガス低圧容器42内の支援ガスG2と同等圧力に設定する低圧電磁弁2と、主燃料ガス低圧容器41と支援ガス低圧容器42のそれぞれの下流側と、エンジン9との間に設けられ主燃料ガス低圧容器41と支援ガス低圧容器42から主燃料ガスG1と支援ガスG2とが送り込まれて内部にて両者が混合されて混合ガス燃料G3を生成する撹拌器5とが備えられる。混合ガス燃料G3がエンジン9に供給されること。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
家畜の糞尿，食物残滓等からなるバイオ系の主燃料ガスと、非バイオ系の都市ガス等からなる支援ガスと、前記主燃料ガスが貯留される主燃料ガス低圧容器と、前記支援ガスが貯留される支援ガス圧力容器と、前記主燃料ガス低圧容器内の前記主燃料ガスを、前記支援ガス低圧容器内の前記支援ガスと同等圧力に設定する低圧電磁弁と、前記主燃料ガス低圧容器と前記支援ガス低圧容器のそれぞれの下流側と、ガスエンジンとの間に設けられ前記主燃料ガス低圧容器と前記支援ガス低圧容器から前記主燃料ガスと前記支援ガスとが送り込まれて内部にて両者を撹拌して混合ガス燃料を生成する撹拌器とが備えられ、前記混合ガス燃料が前記ガスエンジンに供給されてなることを特徴とする発電用ガスエンジンシステム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の発電用ガスエンジンシステムにおいて、主燃料ガス低圧容器の主燃料ガスの圧力を感知して主燃料ガス低圧容器内の支援ガスと同等圧力にする低圧コントローラが設けられ、前記主燃料ガス低圧容器と前記支援ガス低圧容器のそれぞれの下流側と、前記エンジンとの間には空燃比調整電磁弁と該空燃比調整電磁弁を制御するＥＣＵが設けられ、前記エンジンの排気側にはＯ2センサが設けられ、前記空燃比調整電磁弁と前記Ｏ2センサにより前記エンジンに適正量の主燃料ガスと支援ガスとの混合燃料ガスが供給されてなることを特徴とする発電用ガスエンジンシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の発電用ガスエンジンシステムにおいて、前記低圧コントローラは矩形波状のパルス信号を発し、前記主燃料ガス低圧容器内の圧力が低い場合においては、前記低圧コントローラの出力信号のデューティは大きく設定され、前記主燃料ガス低圧容器内の圧力が高い場合においては、前記低圧コントローラの出力信号のデューティは小さく設定されてなることを特徴とする発電用ガスエンジンシステム。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の発電用ガスエンジンシステムにおいて、前記主燃料ガス低圧容器と前記支援ガス低圧容器と前記撹拌器とを連通するそれぞれのガス流路には主燃料ガスオリフィスと支援ガスオリフィスが具備され、前記主燃料ガスオリフィスと前記支援ガスオリフィスによって前記撹拌器に送り込まれる前記主燃料ガスと前記支援ガスとの量が所定比率に制御されてなることを特徴とする発電用ガスエンジンシステム。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の発電用ガスエンジンシステムにおいて、前記攪伴器は、密閉容器内に配置され且つ羽根部を有するアジテータが備えられ、前記密閉容器の外部にモータにより回転する外部磁気回転子が配置され、密閉容器内には、内部磁気回転子が前記アジテータと共に回転するように回転軸に装着され、外部磁気回転子の磁力線による磁気誘導にて前記内部磁気回転子と共に前記アジテータを回転させてなる構成としたことを特徴とする発電用ガスエンジンシステム。
【請求項６】
請求項５に記載の発電用ガスエンジンシステムにおいて、前記アジテータの前記羽根部は第１羽根と第２羽根からなり、前記第１羽根と前記第２羽根は回転軸に対して、それぞれの向い角が反対になる構成としてなることを特徴とする発電用ガスエンジンシステム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、食物残滓，動物の糞尿などの無酸素状態で加熱された有機物から生成される燃料によって稼働し、且つ燃料の可燃性物質を有効に燃焼させて稼働させることができる作動効率の極めて高い発電用ガスエンジンシステムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
一般的に家畜動物の糞尿又は生ゴミ，残滓は、無酸素状態で蒸し焼きにして固化して埋め立てるというゴミ処理が行われており、その過程で発生するガスが大気に放出されることにより環境汚染につながるという問題がある。そこで、近年、家畜等の動物の糞尿又は食物の生ゴミ，残滓等による有機物から生成されるガスを燃料(バイオ系ガス燃料とも呼ばれる)として稼働するエンジンが発電用或いは通常の動力用として使用されるようになってきた。このような、バイオ系ガス燃料を使用した従来技術として、特許文献１(特開２００９－１７４３９２号公報)が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－１７４３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、バイオ系ガス燃料からなる粗ガスをガスエンジンに使用するにあたって、以下の問題点が存在する。まず、粗ガスは前述したように、家畜の糞尿又は食物の残滓を原料とするいわゆる人工的なガスである。さらに、粗ガスにはＣＯやＨ2等の無機物が含まれることもある。そのため、この粗ガスは、天然のガス(プロパンやメタン)に比べて産出量が少ない。そのため、大型のガスタービンに供するほどの量は確保し難い。よって、特許文献１に開示されたスターリングエンジンは外燃機関であり、前述した粗ガスをそのまま、スターリング園児に適用することは極めて困難であり、且つ不向きである。
【０００５】
次に、家畜の糞尿又は食物の残滓を無酸素状態で蒸し焼きにしたり発酵させる過程で可燃性のガス(これを粗ガスと称する)が発生し、これをガスエンジンの燃料とするものであるが、この粗ガスには二酸化炭素(ＣＯ2)が多く含まれることが多い。通常、特許文献１にみられるような技術では、ガスタービン又はスターリングエンジンは、連続燃焼であり、燃料中に二酸化炭素がある程度混在していても燃焼が可能である。しかし、火花点火エンジンでは、吸入・圧縮・点火膨張・排気を繰り返す間欠燃焼であり、燃料中の二酸化炭素が点火及び火炎核の構成と火炎の伝播を妨害する可能性がある。このような点において、火花点火エンジンでは、特許文献１に開示されている技術は適用され難いものである。
【０００６】
しかし、粗ガスを構成するいくつかの成分の中には、可燃性のものも含まれている。そして、この可燃性の成分を廃棄せずに、そのエネルギを徹底的に有効利用し、この燃え難いガスを２００kＷ以下の火花点火エンジンの燃料として使い、その動力で発電機を駆動して電気エネルギに変換することができるのであれば、再生資源の有効活用となり、環境保全に大いに寄与することになる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の技術的課題である、火花点火エンジンにおいて家畜の糞尿又は食物の残滓からなるバイオ系の粗ガスを最大限に有効に利用し、ひいては再生資源の有効活用及び環境保全に寄与することができる発電用ガスエンジンシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、家畜の糞尿，食物残滓等からなるバイオ系の主燃料ガスと、非バイオ系の都市ガス等からなる支援ガスと、前記主燃料ガスが貯留される主燃料ガス低圧容器と、前記支援ガスが貯留される支援ガス圧力容器と、前記主燃料ガス低圧容器内の前記主燃料ガスを、前記支援ガス低圧容器内の前記支援ガスと同等圧力に設定する低圧電磁弁と、前記主燃料ガス低圧容器と前記支援ガス低圧容器のそれぞれの下流側と、ガスエンジンとの間に設けられ前記主燃料ガス低圧容器と前記支援ガス低圧容器から前記主燃料ガスと前記支援ガスとが送り込まれて内部にて両者を撹拌して混合ガス燃料を生成する撹拌器とが備えられ、前記混合ガス燃料が前記ガスエンジンに供給されてなることを特徴とする発電用ガスエンジンシステムとしたことにより、上記課題を解決した。
【０００９】
請求項２の発明を、請求項１に記載の発電用ガスエンジンシステムにおいて、主燃料ガス低圧容器の主燃料ガスの圧力を感知して主燃料ガス低圧容器内の支援ガスと同等圧力にする低圧コントローラが設けられ、前記主燃料ガス低圧容器と前記支援ガス低圧容器のそれぞれの下流側と、前記エンジンとの間には空燃比調整電磁弁と該空燃比調整電磁弁を制御するＥＣＵが設けられ、前記エンジンの排気側にはＯ2センサが設けられ、前記空燃比調整電磁弁と前記Ｏ2センサにより前記エンジンに適正量の主燃料ガスと支援ガスとの混合燃料ガスが供給されてなることを特徴とする発電用ガスエンジンシステムとしたことにより、上記課題を解決した。
【００１０】
請求項３の発明を、請求項２に記載の発電用ガスエンジンシステムにおいて、前記低圧コントローラは矩形波状のパルス信号を発し、前記主燃料ガス低圧容器内の圧力が低い場合においては、前記低圧コントローラの出力信号のデューティは大きく設定され、前記主燃料ガス低圧容器内の圧力が高い場合においては、前記低圧コントローラの出力信号のデューティは小さく設定されてなることを特徴とする発電用ガスエンジンシステムとしたことにより、上記課題を解決した。
（【００１１】以降は省略されています）

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