特開 2023-166100 バイオガス発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023166100

(43)【公開日】2023-11-21

(54)【発明の名称】バイオガス発電システム

(51)【国際特許分類】

   B09B 3/65 20220101AFI20231114BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20231114BHJP

   F02D 29/06 20060101ALI20231114BHJP

   C02F 11/04 20060101ALI20231114BHJP

   C02F 3/28 20230101ALI20231114BHJP

   C10L 3/08 20060101ALI20231114BHJP

   B09B 101/70 20220101ALN20231114BHJP

【ＦＩ】

B09B3/65

F02M21/02 V

F02M21/02 301Z

F02D29/06 A

C02F11/04 A

C02F3/28 A

C10L3/08

B09B101:70

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022076888

(22)【出願日】2022-05-09

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103517

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 寛之

(74)【代理人】

【識別番号】100149607

【弁理士】

【氏名又は名称】宇田 新一

(72)【発明者】

【氏名】小杉 恭士

【テーマコード（参考）】

3G093

4D004

4D040

4D059

【Ｆターム（参考）】

3G093AA16

3G093BA04

3G093DA04

3G093DB07

4D004AA02

4D004AA03

4D004AA04

4D004BA03

4D004CA18

4D004CB04

4D004DA01

4D004DA02

4D004DA06

4D004DA07

4D004DA11

4D004DA20

4D040AA01

4D040AA42

4D040AA63

4D059AA07

4D059AA08

4D059BA15

4D059BA17

4D059EA06

4D059EA08

4D059EB06

(57)【要約】

【課題】発電効率に優れるバイオガス発電システムを提供すること。
【解決手段】バイオガス発電システム１は、バイオガス発生槽２２とバイオガス貯留槽２３とバイオガス発電機３１と送電システム３２と温度調整部４１とガス圧検知部４２と故障検知部４３と制御ユニット４４とを備える。送電システム３２の故障が、故障検知部４３によって検知された場合に、制御ユニット４４が、バイオガスの発生量の減少の要否を、ガス圧検知部４２の検知に応じて判断する。バイオガスの発生量の減少が必要であると判断された場合に、制御ユニット４４が、故障検知部４３により検知される送電システム３２の故障の度合いに応じて、送電システム３２の復旧所要時間を予測する。制御ユニット４４は、温度調整部４１の制御によって、バイオガス発生槽２２の温度を調整し、バイオガスの発生量を、復旧所要時間に応じて減少させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

有機性廃棄物を発酵させ、バイオガスを発生させるバイオガス発生槽と、
前記バイオガス発生槽から前記バイオガスを供給され、前記バイオガスを貯留するバイオガス貯留槽と、
前記バイオガス貯留槽から前記バイオガスを供給され、前記バイオガスの燃焼により電力を生じさせるバイオガス発電機と、
前記バイオガス発電機において生じた前記電力を送電する送電システムと、
前記バイオガス発生槽の温度を調整する温度調整部と、
前記バイオガス貯留槽内のガス圧を検知するガス圧検知部と、
前記送電システムの故障の有無および度合いを検知する故障検知部と、
前記温度調整部、前記ガス圧検知部および前記故障検知部に接続される制御ユニットと
を備え、
前記送電システムの故障が、前記故障検知部によって検知された場合に、
前記制御ユニットが、前記バイオガスの発生量の減少の要否を、前記ガス圧検知部の検知に応じて判断し、
前記バイオガスの発生量の減少が必要であると判断された場合に、
前記制御ユニットが、前記故障検知部により検知される前記送電システムの故障の度合いに応じて、前記送電システムの復旧所要時間を予測し、
前記制御ユニットは、前記温度調整部の制御によって、前記バイオガス発生槽の温度を調整し、前記バイオガスの発生量を、前記復旧所要時間に応じて減少させる、バイオガス発電システム。

【請求項2】

前記制御ユニットが、日時情報を参照可能であり、
前記制御ユニットは、前記故障検知部により検知される前記送電システムの故障の度合いと、前記日時情報とに応じて、前記送電システムの復旧所要時間を予測する、請求項１に記載の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、バイオガス発電機を備えるバイオガス発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、バイオガス発電システムが注目されている。バイオガス発電システムは、バイオガスを貯留するガス貯留部と、バイオガスを燃焼（消費）して電力を発生させるバイオガス発電機とを備えている。

【0003】

バイオガスは、有機性廃棄物のメタン発酵によって生成する。有機性廃棄物としては、例えば、生ごみ、下水、家畜排泄物および食品廃棄物が挙げられる。バイオガスは、まず、ガス貯留部に供給され、一時的に貯留される。その後、バイオガスは、ガス貯留部からバイオガス発電機に供給される。バイオガス発電機は、バイオガスを燃焼させ、電気エネルギーを生じさせる。電気エネルギーは、送電システムを介して、公知の電動装置および／またはバッテリーに供給される。このようなバイオガス発電システムは、カーボンニュートラルに対応しており、環境性に優れている。

【0004】

一方、バイオガス発電システムでは、送電システムの故障に起因して、バイオガスの燃焼量（消費量）が減少する場合がある。このような場合には、ガス貯留部に対するバイオガスの供給を、停止させる場合がある。

【0005】

ガス貯留部に対するバイオガスの供給を停止させる装置として、例えば、以下のメタン発酵処理装置の安全装置が、提案されている。この安全装置は、メタン発酵部およびガスホルダと、水封機構とを備えている。そして、メタン発酵部またはガスホルダのうちいずれか一方の圧力が、高圧異常になったときに、水封機構は、圧力を正常な範囲に調整する。より具体的には、この安全装置では、メタンガスの供給によってガスホルダ内の圧力が最大許容圧力を超える場合には、水封が破られ、メタンガスがメタン発酵部から大気中に放出される（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平０２－０４４００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

一方、バイオガス発電システムには、発電効率の向上が、要求されている。

【0008】

しかし、上記の安全装置では、通常の場合にガスホルダが水封され、特定の場合にガスホルダが水封されず、メタンガスが大気中に放出される。つまり、ガスホルダに対するメタンガスの供給が、ＯＮ／ＯＦＦ管理される。そのため、ガスホルダにおけるメタンガスの貯留量を適度に調整できず、十分な発電効率を得られない。

【0009】

本発明は、発電効率に優れるバイオガス発電システムである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明［１］は、有機性廃棄物を発酵させ、バイオガスを発生させるバイオガス発生槽と、前記バイオガス発生槽から前記バイオガスを供給され、前記バイオガスを貯留するバイオガス貯留槽と、前記バイオガス貯留槽から前記バイオガスを供給され、前記バイオガスの燃焼により電力を生じさせるバイオガス発電機と、前記バイオガス発電機において生じた前記電力を送電する送電システムと、前記バイオガス発生槽の温度を調整する温度調整部と、前記バイオガス貯留槽内のガス圧を検知するガス圧検知部と、前記送電システムの故障の有無および度合いを検知する故障検知部と、前記温度調整部、前記ガス圧検知部および前記故障検知部に接続される制御ユニットとを備え、前記送電システムの故障が、前記故障検知部によって検知された場合に、前記制御ユニットが、前記バイオガスの発生量の減少の要否を、前記ガス圧検知部の検知に応じて判断し、前記バイオガスの発生量の減少が必要であると判断された場合に、前記制御ユニットが、前記故障検知部により検知される前記送電システムの故障の度合いに応じて、前記送電システムの復旧所要時間を予測し、前記制御ユニットは、前記温度調整部の制御によって、前記バイオガス発生槽の温度を調整し、前記バイオガスの発生量を、前記復旧所要時間に応じて減少させる、バイオガス発電システムを、含んでいる。

【0011】

本発明［２］は、前記制御ユニットが、日時情報を参照可能であり、前記制御ユニットは、前記故障検知部により検知される前記送電システムの故障の度合いと、前記日時情報とに応じて、前記送電システムの復旧所要時間を予測する、上記［１］に記載のバイオガス発電システムを、含んでいる。

【発明の効果】

【0012】

本発明のバイオガス発電システムでは、制御ユニットが、バイオガスの発生量の減少の要否を、ガス圧検知部の検知に応じて判断する。そして、バイオガスの発生量の減少が必要であると判断された場合に、制御ユニットが、故障検知部により検知される故障の度合いに応じて、送電システムの復旧所要時間を予測する。さらに、制御ユニットは、温度調整部の制御によって、バイオガス発生槽の温度を調整し、バイオガスの発生量を、復旧所要時間に応じて減少させる。

【0013】

つまり、本発明のバイオガス発電システムでは、送電システムの故障時に、バイオガスの供給が、完全に停止されるのではなく、送電システムの復旧所要時間に応じて、調整される。そのため、本発明のバイオガス発電システムは、優れた発電効率を有する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明のバイオガス発電システムの一実施形態を示す概略図である。

【図2】図２は、図１に示すバイオガス発電システムにおいて実行される制御フローを示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

１．バイオガス発電システム
（１）全体構成
図１は、本発明のバイオガス発電システムの一実施形態を示す概略図である。図１において、バイオガス発電システム１は、バイオガスを消費して電気エネルギーを発生させ、その電気エネルギーを電動機器１００に送電するために設備されている。なお、電気機器１００としては、例えば、電動デバイスおよび蓄電デバイスが挙げられる。

【0016】

より具体的には、バイオガス発電システム１は、バイオガスを発生させるバイオガス発生部２と、バイオガスを燃焼（消費）して発電するバイオガス発電部３と、バイオガス発生部２およびバイオガス発電部３を制御する制御部４とを備えている。

【0017】

（２）バイオガス発生部
バイオガス発生部２は、バイオガスを発生させ、バイオガスを一時的に貯留するために、設備されている。より具体的には、バイオガス発生部２は、有機性廃棄物貯留槽２１と、バイオガス発生槽２３と、バイオガス貯留槽２３とを備えている。

【0018】

有機性廃棄物貯留槽２１は、公知の液体用タンクおよび／または固体用タンクである。有機性廃棄物貯留槽２１は、例えば、公知の耐熱耐圧容器からなる。有機性廃棄物貯留槽２１は、有機性廃棄物を貯留できる。

【0019】

有機性廃棄物は、メタン発酵によってメタンガスを発生させる。有機性廃棄物としては、例えば、生ごみ、下水、家畜排泄物および食品廃棄物が挙げられる。

【0020】

バイオガス発生槽２２は、公知の発酵槽である。バイオガス発生槽２２は、例えば、公知の耐熱耐圧容器からなる。バイオガス発生槽２２は、例えば、後述する廃棄物輸送管２４を介して、有機性廃棄物を供給される。

【0021】

また、バイオガス発生槽２２は、有機性廃棄物のメタン発酵に寄与する微生物を、収容している。これにより、バイオガス発生槽２２は、詳しくは後述するように、有機性廃棄物をメタン発酵させ、バイオガスを発生させることができる。

【0022】

また、バイオガス発生槽２２には、温度調整部４１（後述）が接続されている。そして、バイオガス発生槽２２の内部温度が、温度調整部４１（後述）によって、調整される。

【0023】

バイオガス貯留槽２３は、公知の気体用タンクである。バイオガス貯留槽２３は、例えば、公知の耐熱耐圧容器からなる。例えば、バイオガス貯留槽２３は、後述するバイオガス輸送管２５を介して、バイオガスを供給される。

【0024】

バイオガス貯留槽２３は、詳しくは後述するように、供給されたバイオガスを、一時的に貯留できる。また、バイオガス貯留槽２３には、ガス圧検知部４２（後述）が接続されている。そして、バイオガス貯留槽２３の内部圧力が、ガス圧検知部４２（後述）によって、検知される。

【0025】

また、バイオガス発生部２は、廃棄物輸送管２４と、バイオガス輸送管２５と、バイオガス供給管２６とを備えている。

【0026】

廃棄物輸送管２４は、公知の管である。廃棄物輸送管２４は、有機性廃棄物貯留槽２１の内部と、バイオガス発生槽２２の内部とを、互いに連通させている。また、図示しないが、廃棄物輸送管２４は、ポンプおよび弁を備えている。有機性廃棄物は、廃棄物輸送管２４のポンプの駆動と、弁の開閉とによって、有機性廃棄物貯留槽２１からバイオガス発生槽２２に輸送される。

【0027】

バイオガス輸送管２５は、公知の管である。バイオガス輸送管２５は、バイオガス発生槽２２の内部と、バイオガス貯留槽２３の内部とを、互いに連通させている。また、図示しないが、バイオガス輸送管２５は、ポンプおよび弁を備えている。バイオガスは、バイオガス輸送管２５のポンプの駆動と、弁の開閉とによって、バイオガス発生槽２２からバイオガス貯留槽２３に輸送される。

【0028】

また、バイオガス輸送管２５は、必要に応じて、脱硫装置および／またはシロキサン除去装置を備えることができる。換言すると、バイオガスは、必要に応じて、脱硫処理および／またはシロキサン除去処理されることができる。

【0029】

バイオガス供給管２６は、公知の管である。バイオガス供給管２６は、バイオガス貯留槽２３の内部と、バイオガス発電部３とを、互いに連通させている。また、図示しないが、バイオガス供給管２６は、ポンプおよび弁を備えている。バイオガスは、バイオガス供給管２６のポンプの駆動と、弁の開閉とによって、バイオガス貯留槽２３からバイオガス発電部３に輸送される。

【0030】

（３）バイオガス発電部
バイオガス発電部３は、バイオガスを消費し、電力を取り出すために、設備されている。バイオガス発電部３は、バイオガスを燃焼（爆発）させ、その燃焼エネルギーを電気エネルギーに変換して、電力を発生させる。より具体的には、バイオガス発電部３は、バイオガス発電機３１と、送電システム３２とを備えている。

【0031】

バイオガス発電機３１は、例えば、公知のバイオガスエンジン３３と、公知のジェネレータ３４とを備えている。

【0032】

バイオガスエンジン３３は、バイオガスの燃焼により動力（運動エネルギー）を発生させる。バイオガスエンジン３３は、例えば、公知のレシプロエンジン構造を有している。図示しないが、例えば、バイオガスエンジン３３は、燃料吸気口、空気吸気口、ピストン、燃焼室、点火器、排気口を備えている。燃料吸気口は、バイオガスを吸気する。空気吸気口は、空気を吸気する。ピストンは、バイオガスおよび空気の混合気を圧縮する。点火器は、バイオガスおよび空気の混合気に点火する。燃焼室は、バイオガスおよび空気の混合気を燃焼させる。排気口は、バイオガスの燃焼ガスを排気する。これにより、バイオガスエンジン３３は、動力（運動エネルギー）を生じさせる。

【0033】

ジェネレータ３４は、バイオガスエンジン３３において生じた動力（運動エネルギー）を、電力（電気エネルギー）に変換する。ジェネレータ３４は、公知の構成を有している。例えば、ジェネレータ３４は、コイルおよび磁石を有している。コイルおよび／または磁石は、上記のバイオガスエンジン３３の動力（運動エネルギー）によって回転する。その結果、ジェネレータ３４は、電磁誘導によって電力を生じさせる。

【0034】

送電システム３２は、公知の構成を有している。図示しないが、例えば、送電システム３２は、コンバータおよびパワーコンディショナを備えている。また、送電システム３２は、バイオガス発電機３１に電気的に接続されている。これにより、送電システム３２は、バイオガス発電機３１において生じた電力を、任意の電気機器１００に送電できる。

【0035】

（４）制御部
制御部４は、バイオガス発生部２およびバイオガス発電部３を制御し、発電効率を向上させるために、設備されている。より具体的には、制御部４は、温度調整部４１、ガス圧検知部４２および故障検知部４３と、これらを制御する制御ユニット４４とを備えている。

【0036】

温度調整部４１は、例えば、公知の熱交換器と、公知の温度センサとを備えている。熱交換器は、バイオガス発生槽２２の外側に配置されている。これにより、熱交換器は、バイオガス発生槽２２の内部温度を調整できる。温度センサは、例えば、バイオガス発生槽２２の内側に配置されている。これにより、温度センサは、バイオガス発生槽２２の内部温度を検知できる。

【0037】

また、温度調整部４１（熱交換器および温度センサ）は、後述する制御ユニット４４に電気的に接続されている（破線参照）。これにより、温度調整部４１は、後述する制御ユニット４４に、バイオガス発生槽２２の内部温度を、電気信号として入力できる。また、温度調整部４１は、後述する制御ユニット４４によって制御され、バイオガス発生槽２２の内部温度を任意に調整できる。

【0038】

ガス圧検知部４２は、例えば、公知の圧力センサを備えている。圧力センサは、例えば、バイオガス貯留槽２３の内側に配置されている。これにより、圧力センサは、バイオガス貯留槽２３の内部圧力を検知できる。

【0039】

また、ガス圧検知部４２（圧力センサ）は、後述する制御ユニット４４に電気的に接続されている（破線参照）。これにより、ガス圧検知部４２は、後述する制御ユニット４４に、バイオガス貯留槽２３の内部圧力を、電気信号として入力できる。

【0040】

故障検知部４３は、例えば、公知の故障検知システムを備えている。故障検知システムは、例えば、送電システム３２の適宜の箇所に配置され、送電システム３２の稼働状況を、公知の方法で監視している。例えば、故障検知部４３は、送電システム３２の適宜の箇所において、各種パラメータ（例えば、電圧値）を測定し、公知の方法で分析する。これにより、故障検知部４３は、各種パラメータ（例えば、電圧値）の変化に基づいて、送電システム３２の故障の有無、および、故障の度合いを検知できる。

【0041】

例えば、送電システム３２の構成部品が損傷し、送電システム３２が故障すると、各種パラメータ（例えば、電圧値）に異常が生じる。そして、故障検知部４３は、各種パラメータ（例えば、電圧値）の異常を検知でき、送電システム３２の故障の有無を判断できる。

【0042】

また、送電システム３２の故障の度合いは、例えば、損傷した部品（以下、損傷部品）に応じて、判断される。より具体的には、送電システム３２の故障の度合いを判断するための情報として、例えば、損傷部品の種類、損傷部品の位置、損傷部品の入手容易性、および、損傷部品の交換作業性が挙げられる。そして、故障検知部４３は、送電システム３２の故障に関する上記の情報を、適宜の方法で取得でき、故障の度合いを判断できる。

【0043】

このような故障検知部４３は、後述する制御ユニット４４に電気的に接続されている（破線参照）。これにより、故障検知部４３は、後述する制御ユニット４４に、故障検知部４３の故障の有無、および、故障の度合いを、電気信号として入力できる。

【0044】

制御ユニット４４は、バイオガス発電システム１における電気的な制御を実行するコントロールユニットである。制御ユニット４４は、公知のメモリおよび演算処理部を備えている。制御ユニット４４は、バイオガスエンジン３３に電気的に接続されている（破線参照）。これにより、制御ユニット４４は、バイオガスエンジン３３の駆動および停止を、任意に制御できる。

【0045】

また、制御ユニット４４は、温度調整部４１（熱交換器および温度センサ）に電気的に接続されている（破線参照）。これにより、制御ユニット４４は、バイオガス発生槽２２の内部温度を、電気信号として受信できる。また、制御ユニット４４は、温度調整部４１を制御し、バイオガス発生槽２２の内部温度を任意に調整できる。また、制御ユニット４４は、ガス圧検知部４２に電気的に接続されている（破線参照）。これにより、制御ユニット４４は、バイオガス貯留槽２３の内部圧力を、電気信号として受信できる。また、制御ユニット４４は、送電システム３２に電気的に接続されている（破線参照）。これにより、制御ユニット４４は、送電システム３２の故障の有無、および、故障の度合いを、電気信号として受信できる。

【0046】

そして、制御ユニット４４は、ガス量制御プログラムＰを有している。ガス量制御プログラムＰは、送電システム３２の故障の有無および故障の度合いに応じて、バイオガスの発生量を制御するためのプログラムである。ガス量制御プログラムＰは、公知の方法で設計され、制御ユニット４４のメモリに格納される。そして、ガス量制御プログラムＰは、バイオガス発電システム１が運転されると、演算処理部により実行される。これにより、制御ユニット４４は、バイオガスの発生量を制御可能である。なお、ガス量制御プログラムＰを用いたバイオガスの発生量の制御方法は、後述される。

【0047】

また、制御ユニット４４は、必要に応じて、日時データベースＤを有している。日時データベースＤは、日時情報（カレンダー情報）を含むデータベースである。日時情報としては、例えば、現在日時、公休日、平日、営業日、および、営業時間が挙げられる。

【0048】

日時データベースＤは、公知の方法で生成され、制御ユニット４４に格納される。これにより、制御ユニット４４は、日時情報を参照可能である。なお、日時データベースＤを用いたバイオガスの発生量の制御方法は、後述される。

【0049】

２．バイオガス発電システムの運転
バイオガス発電システム１では、まず、バイオガス発生槽２２の内部温度が、温度調整部４１によって、所定の定常温度に制御される。バイオガス発生槽２２内の定常温度は、例えば、５０℃以上６０℃以下である。

【0050】

そして、有機性廃棄物が、廃棄物輸送管２４を通過して、有機性廃棄物貯留槽２１からバイオガス発生槽２２に輸送される。これにより、有機性廃棄物は、バイオガス発生槽２２の内部で、メタン発酵する。その結果、バイオガスが発生する。バイオガスの主成分は、メタンガスである。

【0051】

次いで、バイオガスは、必要に応じて前処理（脱硫処理およびシロキサン除去処理）される。次いで、バイオガスは、バイオガス輸送管２５を通過して、バイオガス発生槽２２からバイオガス貯留槽２３に輸送される。バイオガスは、バイオガス貯留槽２３において、一時的に貯留される。そして、バイオガスは、バイオガス供給管２６を通過して、バイオガス発電機３１に供給される。

【0052】

より具体的には、バイオガス発電機３１では、バイオガスと空気とが混合される。そして、バイオガスおよび空気の混合気が、バイオガスエンジン３３に供給される。

【0053】

バイオガスエンジン３３は、公知の方法でバイオガスを燃焼させ、動力（運動エネルギー）を発生させる。より具体的には、バイオガスエンジン３３は、まず、空気およびバイオガスの混合気を、シリンダー内に吸気する。次いで、バイオガスエンジン３３は、シリンダー内で混合気をピストンにより圧縮する。次いで、バイオガスエンジン３３が、混合気に点火して、爆発を生じさせる。その後、バイオガスエンジン３３は、水蒸気および燃焼ガスを排気する。このような駆動サイクルを繰り返すことによって、バイオガスエンジン３３は、動力（運動エネルギー）を生じさせる。

【0054】

バイオガスエンジン３３が発生させた動力（運動エネルギー）は、ジェネレータ３４において、電力（電気エネルギー）に変換される。具体的には、ジェネレータ３４では、バイオガスエンジン３３が発生させた動力（運動エネルギー）が使用され、磁石および／またはコイルが回転する。これにより、電力（電気エネルギー）が発生する。

【0055】

ジェネレータ３４が発生させた電力（電気エネルギー）は、送電システム３２を介して、電気機器１００に送電される。

【0056】

３．バイオガス発生量の調整
上記のように、バイオガス発電システム１では、バイオガスが燃焼（消費）される。これにより、電力が発生する。電力は、送電システム３２を介して、電気機器１００に送電される。

【0057】

一方、バイオガス発電システム１では、送電システム３２が故障する場合がある。そして、送電システム３２が故障すると、電気機器１００に送電される電力が、減少する。このような場合、電力の減少に応じて、バイオガスの燃焼量（消費量）が減少する。

【0058】

そして、バイオガスの燃焼量（消費量）が減少すると、バイオガス貯留槽２３に貯留されるバイオガス量が増加する。このような場合、バイオガス貯留槽２３の内部圧力が、上昇する。このようにして、バイオガス貯留槽２３の内部圧力が、所定値以上になると、バイオガス貯留槽２３が損傷する。

【0059】

そこで、上記のバイオガス発電システム１では、以下の方法で、送電システム３２の故障に応じて、バイオガスの発生量を調整する。

【0060】

以下において、ガス量制御プログラムＰによるバイオガスの発生量の制御方法を、詳述する。図２は、図１に示すバイオガス発電システムにおいて実行される制御フローを示すフロー図である。

【0061】

ガス量制御プログラムＰは、例えば、バイオガス発電システム１の運転（作動）開始とともに、実行される（スタートＳ１）。

【0062】

ガス量制御プログラムＰが実行されると、まず、故障検知部４３が、送電システム３２の故障の有無および故障の度合い（以下、故障情報）を、検知する。送電システム３２の故障情報は、ガス量制御プログラムＰに、電気信号として入力される。そして、ガス量制御プログラムＰは、送電システム３２の故障の有無を判断する（Ｓ２）。

【0063】

ガス量制御プログラムＰにより、送電システム３２の故障が無いと判断された場合（Ｓ２；ＮＯ）、制御ユニット４４は、バイオガス発電システム１を、定常モードで運転する（Ｓ３）。

【0064】

定常モードは、送電システム３２の故障が故障検知部４３によって検知されない場合における、バイオガス発電システム１の運転モードである。

【0065】

より具体的には、定常モードでは、制御ユニット４４が、温度調整部４１を制御し、バイオガス発生槽２２内の温度を、所定の定常温度（例えば、５０℃以上６０℃以下）に調整する。これによって、バイオガスの発生量が、所定の定常量に調整される。バイオガスは、バイオガス貯留槽２３で貯留される。その後、バイオガスは、バイオガスエンジン３３で消費され、電力を発生させる。

【0066】

一方、ガス量制御プログラムＰによって、送電システム３２の故障が有ると判断された場合（Ｓ２；ＹＥＳ）、制御ユニット４４は、バイオガス発電システム１を、異常モードで運転する（Ｓ４）。

【0067】

異常モードは、送電システム３２の故障が故障検知部４３によって検知された場合における、バイオガス発電システム１の運転モードである。異常モードでは、まず、制御ユニット４４が、バイオガスの発生量の減少の要否を、ガス圧検知部４２の検知に応じて判断する。

【0068】

より具体的には、異常モードでは、ガス圧検知部４２が、バイオガス貯留槽２３の内部圧力の大きさ（以下、圧力情報）を検知する。バイオガス貯留槽２３の圧力情報は、制御ユニット４４に、電気信号として入力される。そして、制御ユニット４４は、バイオガス貯留槽２３の内部圧力の大きさが、所定値以上であるか否か判断する（Ｓ５）。

【0069】

制御ユニット４４によって、バイオガス貯留槽２３の内部圧力の大きさが所定値未満であると判断された場合（Ｓ５；ＮＯ）、バイオガス貯留槽２３が損傷する可能性が低いと判断される。この場合、制御ユニット４４は、バイオガス発電システム１を、維持モードで運転する（Ｓ６）。

【0070】

維持モードは、送電システム３２の故障が故障検知部４３によって検知されており、かつ、バイオガスの発生量を減少させる必要がない場合における、バイオガス発電システム１の運転モードである。維持モードでは、制御ユニット４４は、例えば、上記の定常モードと同じ条件で、バイオガス発電システム１を運転する。

【0071】

より具体的には、維持モードでは、制御ユニット４４が、温度調整部４１を制御し、バイオガス発生槽２２内の温度を、所定の定常温度（例えば、５０℃以上６０℃以下）に調整する。これによって、バイオガスの発生量が、所定の定常量に調整される。バイオガスは、バイオガス貯留槽２３で貯留される。その後、バイオガスは、バイオガスエンジン３３で消費され、電力を発生させる。

【0072】

一方、制御ユニット４４によって、バイオガス貯留槽２３の内部圧力の大きさが所定値以上であると判断された場合（Ｓ５；ＹＥＳ）、制御ユニット４４は、バイオガス発電システム１を、減圧モードで運転する（Ｓ７）。

【0073】

減圧モードは、送電システム３２の故障が故障検知部４３によって検知され、かつ、バイオガスの発生量の減少が必要であると判断された場合における、バイオガス発電システム１の運転モードである。減圧モードでは、バイオガス貯留槽２３の内部圧力を減少させるように、バイオガス発電システム１が運転される。

【0074】

より具体的には、減圧モードでは、制御ユニット４４が、故障検知部４３により検知される送電システム３２の故障の度合いに応じて、送電システム３２の復旧所要時間を予測する。そして、制御ユニット４４は、温度調整部４１の制御によって、バイオガス発生槽２２の温度を調整し、バイオガスの発生量を、復旧所要時間に応じて減少させる。

【0075】

より具体的には、減圧モードでは、制御ユニット４４が、送電システム３２の故障情報に基づいて、送電システム３２の故障の度合いを判断する（Ｓ８）。なお、送電システム３２の故障の度合いを判断するための情報としては、上記したように、例えば、損傷部品の種類、損傷部品の位置、損傷部品の入手容易性、および、損傷部品の交換作業性が挙げられる。

【0076】

そして、制御ユニット４４によって、送電システム３２の故障の度合いが所定レベル以上であると判断された場合（Ｓ８；ＹＥＳ）、制御ユニット４４は、送電システム３２の復旧所要時間を比較的長期間であると予測する。このような場合、制御ユニット４４は、バイオガス発電システム１を、長期間減圧モードで運転する（Ｓ９）。

【0077】

長期間減圧モードでは、バイオガス発電システム１は、比較的長期間、バイオガス貯留槽２３の内部圧力を減少させるように、運転される。

【0078】

より具体的には、長期間減圧モードでは、制御ユニット４４が、温度調整部４１を制御し、バイオガス発生槽２２内の温度を低下させる（Ｓ１０）。そして、制御ユニット４４は、バイオガス発生槽２２内の温度が、所定の第１低温度（長期減圧温度；Ｔ１）まで低下したか否かを、判断する（Ｓ１１）。

【0079】

第１低温度は、定常温度よりも低く、かつ、後述する第２低温度よりも低い温度である。第１低温度は、バイオガスの発生量を比較的大きく減少させる。より具体的には、第１低温度は、例えば、３０℃以上４０℃未満である。また、第１低温度と定常温度との差は、例えば、１０℃以上３０℃以下である。

【0080】

第１低温度におけるバイオガスの発生量は、定常温度におけるバイオガスの発生量に対して、例えば、５０％以下、好ましくは、３０％以下である。また、第１低温度におけるバイオガスの発生量は、定常温度におけるバイオガスの発生量に対して、例えば、１％以上である。

【0081】

制御ユニット４４によって、バイオガス発生槽２２内の温度が第１低温度（長期減圧温度；Ｔ１）まで低下していないと判断された場合（Ｓ１１；ＮＯ）、制御ユニット４４は、引き続き、温度調整部４１を制御し、バイオガス発生槽２２内の温度を、第１低温度（長期減圧温度；Ｔ１）まで低下させる。

【0082】

一方、制御ユニット４４によって、バイオガス発生槽２２内の温度が第１低温度（長期減圧温度；Ｔ１）まで低下すると（Ｓ１１；ＹＥＳ）、バイオガスの発生量が、定常モードに比べて、比較的大きく減少する。そのため、バイオガス貯留槽２３の内部圧力が、定常モードに比べて、比較的長期間、減圧される。

【0083】

一方、制御ユニット４４によって、送電システム３２の故障の度合いが所定レベル以上ではないと判断された場合（Ｓ８；ＮＯ）、制御ユニット４４は、続いて、日時情報（日時データベースＤ）を参照する（Ｓ１２）。そして、制御ユニット４４は、送電システム３２の故障の度合いと、日時情報とに応じて、送電システム３２の復旧所要時間を予測する。

【0084】

より具体的には、制御ユニット４４は、例えば、損傷部品の種類、損傷部品の位置、損傷部品の入手容易性、および、損傷部品の交換作業性を確認する。また、制御ユニット４４は、その時点の日時情報を確認する。日時情報としては、上記したように、例えば、現在日時、公休日、平日、営業日、および、営業時間が挙げられる。

【0085】

そして、制御ユニット４４は、送電システム３２の故障の度合いと、日時情報とに基づいて、損傷部品の交換および／または修理を所定期間内に完了できるか否か、判断する。換言すると、制御ユニット４４は、送電システム３２の故障に対して、近日中の対応が可能か否かを判断する（Ｓ１３）。

【0086】

制御ユニット４４によって、近日中に対応可能でないと判断された場合（Ｓ１３；ＮＯ）、制御ユニット４４は、送電システム３２の復旧所要時間を、比較的長期間であると予測する。このような場合、制御ユニット４４は、バイオガス発電システム１を、上記した長期間減圧モードで運転する（Ｓ９）。

【0087】

一方、制御ユニット４４によって、近日中に対応可能であると判断された場合（Ｓ１３；ＹＥＳ）、制御ユニット４４は、送電システム３２の復旧所要時間を、比較的短期間であると予測する。このような場合、制御ユニット４４は、バイオガス発電システム１を、短期間減圧モードで運転する（Ｓ１４）。

【0088】

短期間減圧モードでは、バイオガス発電システム１は、比較的短期間、バイオガス貯留槽２３の内部圧力を減少させるように、運転される。

【0089】

より具体的には、短期間減圧モードでは、制御ユニット４４が、温度調整部４１を制御し、バイオガス発生槽２２内の温度を、低下させる（Ｓ１５）。そして、制御ユニット４４は、バイオガス発生槽２２内の温度が所定の第２低温度（短期減圧温度；Ｔ２）まで低下したか否かを、判断する（Ｓ１６）。

【0090】

第２低温度は、定常温度よりも低く、かつ、上記の第１低温度よりも高い温度である。第２低温度は、バイオガスの発生量を比較的小さく減少させる。より具体的には、第２低温度は、例えば、４０℃以上５０℃未満である。また、第２低温度と定常温度との差は、例えば、１℃以上２０℃以下である。また、第２低温度と第１温度との差は、例えば、１℃以上２０℃以下である。

【0091】

第２低温度におけるバイオガスの発生量は、定常温度におけるバイオガスの発生量に対して、例えば、９０％以下、好ましくは、７０％以下である。また、第２低温度におけるバイオガスの発生量は、定常温度におけるバイオガスの発生量に対して、例えば、５０％以上である。

【0092】

また、第２低温度におけるバイオガスの発生量は、第１低温度におけるバイオガスの発生量に対して、例えば、１１０％以上、好ましくは、１２０％以上である。また、第２低温度におけるバイオガスの発生量は、第１低温度におけるバイオガスの発生量に対して、例えば、３００％以下である。

【0093】

制御ユニット４４によって、バイオガス発生槽２２内の温度が第１低温度（短期減圧温度；Ｔ２）まで低下していないと判断された場合（Ｓ１６；ＮＯ）、制御ユニット４４は、引き続き、温度調整部４１を制御し、バイオガス発生槽２２内の温度を、第２低温値（短期減圧温度；Ｔ２）まで低下させる。

【0094】

一方、制御ユニット４４によって、バイオガス発生槽２２内の温度が第２低温度（短期減圧温度；Ｔ２）まで低下すると（Ｓ１６；ＹＥＳ）、バイオガスの発生量が、定常モードに比べて、比較的小さく減少する。そのため、バイオガス貯留槽２３の内部圧力が、定常モードに比べて、比較的短期間、減圧される。

【0095】

そして、制御ユニット４４（ガス量制御プログラムＰ）は、バイオガス発電システム１の運転中にわたって、上記の処理を継続する（リターン）。これにより、制御ユニット４４は、送電システム３２の復旧所要時間に応じて、バイオガスの発生量を制御する。

【0096】

４．作用効果
上記の通り、バイオガス発電システム１では、送電システム３２の故障に起因して、バイオガスの燃焼量（消費量）が減少する場合がある。このような場合には、バイオガス貯留槽２３に対するバイオガスの供給を減少させることが要求される。

【0097】

このような場合に、単に、送電システム３２の故障時に、バイオガス貯留槽２３に対するバイオガスの供給を完全に停止させると、バイオガス貯留槽２３のバイオガス貯留量を適度に調整できず、十分な発電効率を得られない。

【0098】

これに対して、上記のバイオガス発電システム１では、制御ユニット４４が、バイオガスの発生量の減少の要否を、ガス圧検知部４２の検知に応じて判断する。そして、バイオガスの発生量の減少が必要であると判断された場合に、制御ユニット４４が、故障検知部４３により検知される故障の度合いに応じて、送電システム３２の復旧所要時間を予測する。さらに、制御ユニットは、温度調整部４１の制御によって、バイオガス発生槽２２の温度を調整し、バイオガスの発生量を、復旧所要時間に応じて減少させる。

【0099】

つまり、上記のバイオガス発電システム１では、送電システム３２の故障時に、バイオガスの供給が、完全に停止されるのではなく、送電システム３２の復旧所要時間に応じて、調整される。そのため、上記のバイオガス発電システム１は、優れた発電効率を有する。

【0100】

５．変形例
上記した実施形態では、制御ユニット４４が日時情報を参照しているが、制御ユニット４４は日時情報を参照しなくともよい。

【0101】

より具体的には、送電システム３２の故障の度合いが所定レベル以上ではない場合には、日時情報を参照せずに、近日中に対応可能であると、自動的に判断することができる。

【0102】

このような場合、例えば、制御ユニット４４によって、送電システム３２の故障の度合いが所定レベル以上ではないと判断された場合（Ｓ８；ＮＯ）、制御ユニット４４は、日時情報（日時データベースＤ）を参照することなく、バイオガス発電システム１を、短期間減圧モードで運転する（Ｓ１４）。なお、その他の制御フローは、上記と同じである。

【0103】

このようなバイオガス発電システム１でも、送電システム３２の故障時に、バイオガスの供給が、完全に停止されるのではなく、送電システム３２の復旧所要時間に応じて、調整される。そのため、このようなバイオガス発電システム１も、優れた発電効率を有する。

【符号の説明】

【0104】

１ バイオガス発電システム
２２ バイオガス発生槽
２３ バイオガス貯留槽
３１ バイオガス発電機
３２ 送電システム
４１ 温度調整部
４２ ガス圧検知部
４３ 故障検知部
４４ 制御ユニット

【図1】

【図2】