(57)【要約】【課題】オフガス中のメタンが大気放散してしまうことを確実に防止することが出来て、しかも、係るオフガス中のメタンを燃焼処理する際に補助燃料を必要としないオフガス燃焼装置の提供。【解決手段】メタン分離装置（１）のオフガスが流れるオフガスライン（Ｌ３）と、オフガスを燃焼するバーナ（４）と、メタン分離装置（１）をバイパスしてバーナ（４）にバイオガスを供給するバイパスライン（Ｌ１ｂ）と、バイパスライン（Ｌ１ｂ）を流れるバイオガスの供給を制御するバイオガス供給量制御装置（開閉弁Ｖ、或いは、流量調整弁）と、バーナ（４）の燃焼状態を検出する検出装置（３１、４１）と、制御装置（１０）とを備えている。【選択図】図１
2010024340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオガスからメタンを分離するメタン分離装置（１）のオフガスを燃焼するオフガス燃焼装置において、メタン分離装置（１）のオフガスが流れるオフガスライン（Ｌ３）と、オフガスを燃焼するバーナ（４）と、メタン分離装置（１）をバイパスしてバーナ（４）にバイオガスを供給するバイパスライン（Ｌ１ｂ）と、バイパスライン（Ｌ１ｂ）を流れるバイオガスの供給量を制御するバイオガス供給量制御装置（Ｖ１、Ｖ２）と、バーナ（４）の燃焼状態を検出する検出装置（３１、４１）と、制御装置（１０）とを備え、該制御装置（１０）は、バーナ（４）の燃焼状態が安定している場合にはバイオガスの供給量を減少し、バーナ（４）の燃焼状態が不安定な場合にはバイオガスの供給量を増加する機能を有していることを特徴とするオフガス燃焼装置。
【請求項２】
バーナ（４）に連通する前記オフガスライン（Ｌ３）から燃焼触媒（７）に連通する第２のオフガスライン（Ｌ３２）が分岐しており、オフガスライン（Ｌ３）の分岐点には切換装置（Ｖ４）が設けられ、第２のオフガスライン（Ｌ３２）には、バーナ（４）の燃焼排ガス或いは燃焼触媒の排ガスが保有する熱量を燃焼触媒に供給されるオフガスへ投入する熱交換器（５）と、熱交換器（５）と燃焼触媒（７）との間の領域で燃焼触媒に供給されるオフガスを加熱する加熱装置（６）と、燃焼触媒（７）に供給されるオフガスの温度を計測するオフガス温度計測装置（２１、２２）と、燃焼触媒（７）の表面温度を計測する触媒温度計測装置（２３）とが介装されており、燃焼触媒（７）の排ガスが流れる排ガスライン（Ｌｘ）はバーナ（４）の燃焼排ガスが流れる燃焼排ガスライン（Ｌｘ２）と合流（Ｂｘ）すると共に前記熱交換器（５）に連通しており、燃焼触媒（７）に燃焼用空気を供給する空気供給装置（８）が設けられ、空気供給装置（８）の吐出口と連通する空気供給ライン（Ｌａ）は第２のオフガスライン（Ｌ３２）の熱交換器（５）よりも上流側の領域に合流している請求項１のオフガス燃焼装置。
【請求項３】
制御装置（１０）は、起動時或いはバーナ（４）の燃焼状態が安定している場合には切換装置（Ｖ４）をバーナ（４）側に切り換え、起動時以外で且つバーナ（４）の燃焼状態が不安定な場合には切換装置（Ｖ４）を燃焼触媒（７）側に切り換える機能を有している請求項２のオフガス燃焼装置。
【請求項４】
バーナ（４）の燃焼排ガスが流れる燃焼排ガスライン（Ｌｚ）が燃焼触媒（７）に連通しており、燃焼排ガスライン（Ｌｚ）の燃焼ラインの上流側には燃焼触媒（７）の触媒面に付着する異物を除去する装置（９）と、バーナ（４）の燃焼排ガス温度を計測する燃焼排ガス温度計測装置（２１）と、燃焼触媒（７）の表面温度を計測する触媒温度計測装置（２３）とが介装されており、燃焼触媒（７）に燃焼用空気を供給する空気供給装置（８）が設けられ、空気供給装置の吐出口と連通する空気供給ライン（Ｌａ）はバーナ（４）に連通している請求項１のオフガス燃焼装置。
【請求項５】
バイオガスからメタンを分離するメタン分離装置（１）のオフガスを燃焼するオフガス燃焼装置において、メタン分離装置（１）のオフガスが流れるオフガスライン（Ｌ３）と、オフガスを燃焼する燃焼触媒（７）とを備え、オフガスライン（Ｌ３）には、燃焼触媒（７）の排ガスが保有する熱量を燃焼触媒（７）に供給されるオフガスへ投入する熱交換器（５）と、熱交換器（５）と燃焼触媒（７）との間に領域で燃焼触媒（７）に供給されるオフガスを加熱する加熱装置（６）と、燃焼触媒（７）に供給されるオフガスの温度を計測するオフガス温度計測装置（２１、２２）と、燃焼触媒（７）の表面温度を計測する触媒温度計測装置（２３）とが介装されており、燃焼触媒（７）の排ガスが流れる排ガスライン（Ｌｘ）は、前記熱交換器（５）に連通している第１の排ガスライン（Ｌｘ１）と、前記熱交換器（５）をバイパスする第２の排ガスライン（Ｌｘ２）とに分岐しており、排ガス流量を調整する機能を有する流量調整装置（Ｖ３）が第１の排ガスライン（Ｌｘ１）或いは第２の排ガスライン（Ｌｘ２）の何れかに介装されており、燃焼触媒（７）に燃焼用空気を供給する空気供給装置（８）が設けられ、空気供給装置（８）の吐出口と連通する空気供給ライン（Ｌａ）は前記オフガスライン（Ｌ３）の熱交換器（５）よりも上流側（メタン分離装置１側）の領域に合流していることを特徴とするオフガス燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオガスからメタン（ＣＨ４）を分離する技術に関する。より詳細には、バイオガスからメタンを分離する装置から排出されるオフガスにメタンが含有される場合に、係るオフガス中のメタンが大気放散してしまうことを防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオマスから生成したバイオガスは、メタン以外の成分を含有している。バイオガスの有効利用を図るためには、バイオガスからメタンを分離し、或いは、バイオガス中のメタン濃度を高める必要がある。
嫌気性発酵プロセスから発生するメタンリッチなバイオガスからメタンを分離して、高純度メタンを精製するための技術として、例えば、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式による分離技術や、膜分離法に係る分離技術が存在する。
【０００３】
図１９は、ＰＳＡ方式の概要を示しており、塔内に充填された吸着材により不要な成分（例えば、バイオガス中のメタン以外の成分）を吸着して除去し、以って、所定の成分（例えばメタン）を分離するための装置である。
【０００４】
図１９において、吸着材が充填された塔Ｐが複数（図１９では３個）設けられており、塔Ｐの各々には、バイオガス供給ラインＬｂ、流路切換装置Ｖｃ、バイオガス供給分岐ラインＬｂ１〜Ｌｂ３を介して、バイオガスが供給される。
吸着材が充填された塔Ｐ（ＰＳＡ）にバイオガスを供給し、バイオガス中のメタン以外の成分を吸着材により吸着して除去すれば、残余のガスにおけるメタン濃度を高くすることが出来る。仮に、バイオガスがメタンと二酸化炭素（ＣＯ２）のみを含有するのであれば、ＣＯ２を吸着する触媒が充填された塔Ｐ内にバイオガスを供給すれば、塔Ｐから出てきたガス（メタンタンクに供給されるガス）はメタンのみを含有することになり、或いは、メタン濃度が高くなる。
すなわち、ＰＳＡをメタン分離装置として用いれば、メタン以外の成分（例えば、ＣＯ２）を吸着して除去することにより、相対的にメタン濃度（或いは純度）を高くすることが出来る。
【０００５】
ここで、吸着材を充填した塔Ｐが１つのみ設けられているならば、吸着と脱着とを繰り返し、吸着の場合にのみバイオガスを供給する必要がある。そのため、メタンの分離（メタン濃度の高度化）を、いわゆる「バッチ式」で処理しなければならない。
連続してメタンの分離或いは精製を行なうためには、複数の塔Ｐを設け、再生された吸着材が充填されている塔にバイオガスの供給を行い、吸着材の吸着能力が低減した塔Ｐについては、バイオガスの供給を中止して、吸着材の脱着（再生）を行なう。すなわち、ある塔Ｐでは吸着材によりメタン以外の成分（例えばＣＯ２を）吸着し、他の塔Ｐではメタン以外の成分（例えばＣＯ２）を脱着して、吸着材を再生する。以って、バイオガスからメタン以外の成分を、連続的に、吸着処理するのである。
【０００６】
脱着工程においては、脱着（再生）をするべき吸着材が充填された塔Ｐを減圧し、吸着材に吸着された成分（上記の例ではＣＯ２）を吸着材から分離して、塔Ｐ外へ排出する。
脱着工程において、減圧により塔Ｐ外へ排出（吸引）されたガスが、オフガスを構成する。
【０００７】
吸着材を充填した塔は、一般的に、塔Ｐ内の吸着材がメタン以外の成分（例えばＣＯ２）を吸着する限界に達する以前の段階で、脱着工程（再生工程）に切り換えられる。
吸着工程の際に、メタンの純度を高くするためには、バイオガスにおけるメタン以外の成分（例えばＣＯ２）がメタンに混入しない様に、注意しなければならない。そして、吸着材がメタン以外の成分を吸着しなくなり、メタン以外の成分がメタンと共にメタン貯蔵タンク側に出力されないようにするためには、吸着材の吸着能力に余裕がある段階で、吸着材による吸着工程から当該吸着材を再生する脱着工程に切り換える必要がある。すなわち、未だに吸着可能な吸着材が充填された塔について、脱着工程が行なわれる。
【０００８】
上述したように、脱着工程では、塔内を減圧して排出するので、脱着工程に切り換えられた際に、当該塔内に残存しているバイオガスも、減圧により塔外に排出されて、オフガスとして処理される。
すなわち、メタンを包含するバイオガス（通常、バイオガスのメタン濃度は６０％程度）がオフガスとして、塔外へ排出されるため、オフガスにはメタンが包含されてしまう。
【０００９】
図１９のＰＳＡに関してのみ説明したが、その他のメタン分離装置でも、同様な問題が存在する。
例えば、膜分離法は、高分子膜、ゼオライト等の無機膜の制御された微細孔により、複数種類のガスの混合ガスから特定のガスを分離する方法であり、対象ガスの分子の大きさや、形状の違いを利用して、分離するべきガスを混合ガスから分離している。
しかし、係る膜分離法によるメタンの分離装置においても、オフガスにメタンガスが混入してしまう可能性があることは良く知られている。
【００１０】
メタンを含有するオフガスについて、以前は大気放散するケースも存在した。
現状では、メタン濃度がある程度高い場合には、大気放散することはできない。メタンは、同じモル数では、ＣＯ２の２０〜３０倍の温暖化係数を持ち、メタンを大気放散することは、ＣＯ２の大気放散よりも２０倍〜３０倍のオーダーで地球環境に悪影響を与えてしまうからである。
【００１１】
これに対して、メタンを包含するオフガスを燃焼して、地球環境にダメージが少なくする従来技術が存在する。係る従来技術では、余剰燃焼塔でメタンを包含するオフガスを燃焼している。
しかし、バイオガスにおけるメタン濃度は不安定であるため、上記オフガスにおけるメタン濃度も不安定である。そのため、補助燃料（例えば、都市ガス）を追加せずに、安定した燃焼をし続けることは困難である。そして、余剰燃焼塔で安定した燃焼をしないと失火の恐れがあり、余剰燃焼塔で失火すると、メタンを含有するオフガスが未燃物としてそのまま大気中に排出されてしまうので、メタンを大気放散するのと同様に、環境に対して甚大なる悪影響を及ぼしてしまう。
そのため、係る従来技術では、補助燃料（都市ガス等）を供給しつつ、メタンを含有するオフガスを燃焼しなければならず、補助燃料を供給するコストが必要となる。
【００１２】
その他の従来技術として、例えば、メタン濃度やメタン貯蔵量の増加を図るために、脱硫装置と、メタン濃縮装置と、メタン吸蔵剤を充填したガスホルダとを備えた消化ガス貯蔵設備が提案されている（特許文献１参照）。
また、バイオガスの供給量や成分に応じて補助燃料ガスと空気を混合し、燃料ガスとして利用する技術も提案されている（特許文献２参照）。
しかし、これ等の従来技術（特許文献１、特許文献２）は、何れもバイオガスからメタンを分離する装置からのオフガスに含有されるメタンの処理については開示していない。
【特許文献１】特開２００１−９４９号公報
【特許文献２】特開２００２−２２６８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、バイオガスからメタンを分離する際に排出されるオフガスにメタンが含有されている場合に、係るオフガス中のメタンが大気放散してしまうことを確実に防止することが出来て、しかも、係るオフガス中のメタンを燃焼処理する際に補助燃料を必要としないオフガス燃焼装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のオフガス燃焼装置は、バイオガスからメタンを分離するメタン分離装置（１：例えば、ＰＳＡ法によるメタン分離装置や、膜分離法によるメタン分離装置）のオフガスを燃焼するオフガス燃焼装置において、メタン分離装置（１）のオフガスが流れるオフガスライン（Ｌ３）と、オフガスを燃焼するバーナ（４）と、メタン分離装置（１）をバイパスしてバーナ（４）にバイオガスを供給するバイパスライン（Ｌ１ｂ）と、バイパスライン（Ｌ１ｂ）を流れるバイオガスの供給量を制御するバイオガス供給量制御装置（開閉弁Ｖ１、或いは、流量調整弁Ｖ２）と、バーナ（４）の燃焼状態を検出する検出装置（例えば、オフガス中のメタン濃度を計測するメタン計３１、或いは、バーナ４の火炎における導電性を計測するフレームロッド４１）と、制御装置（１０）とを備え、該制御装置（１０）は、バーナ（４）の燃焼状態が安定している場合にはバイオガスの供給量を減少し、バーナ（４）の燃焼状態が不安定な場合にはバイオガスの供給量を増加する機能を有していることを特徴としている（請求項１：図１〜図６）。
【００１５】
ここで、バーナ（４）の上流側にタンク（バッファタンク３）を設け、該タンク（３）にオフガスライン（Ｌ３）及びバイパスライン（Ｌ１ｂ）が連通しており、バッファタンク（３）内のガスがバーナ（４）に供給される様に構成することが好ましい。
係る構成を採用した場合には、前記バイオガス供給量制御装置はバイパスラインに（Ｌ１ｂ）介装された開閉弁（Ｖ１）であり、前記制御装置（１０）は、バーナ（４）の燃焼状態が安定している場合には開閉弁（Ｖ１）の開度を減少してバイオガス供給量を減少し、バーナ（４）の燃焼状態が不安定な場合には開閉弁（Ｖ１）の開度を増加してバイオガス供給量を増加する機能を有しているのが好ましい。
【００１６】
或いは、バーナ（４）の上流側にはタンク（バッファタンク３）を設けられておらず、前記バイオガス供給量制御装置はバイパスライン（Ｌ１ｂ）に介装された流量調整弁（マスフローＶ２）であり、前記制御装置（１０）は、バーナ（４）の燃焼状態が安定している場合にはバイオガス流量を減少し、バーナ（４）の燃焼状態が不安定な場合にはバイオガス流量を増加する機能を有しているのが好ましい。
【００１７】
本発明の実施に際して、バーナ（４）の燃焼状態を検出する検出装置がオフガス中のメタン濃度を計測する装置（メタン計３１）であり、前記制御装置（１０）は、メタン濃度がしきい値以上であればバーナ（４）の燃焼状態が安定していると判断し、メタン濃度がしきい値未満であればバーナ（４）の燃焼状態が不安定であると判断する機能を有しているのが好ましい。
或いは、バーナ（４）の燃焼状態を検出する検出装置がバーナの火炎における導電性を計測する電流計測装置（フレームロッド４１）であり、前記制御装置（１０）は、電流計測装置（４１）が計測した電流がしきい値以上であればバーナ（４）の燃焼状態が安定していると判断し、しきい値未満であればバーナ（４）の燃焼状態が不安定であると判断する機能を有しているのが好ましい。
【００１８】
さらに、バーナ（４）の燃焼排ガスが保有する熱量をバーナ（４）に供給されるガスに投入する熱交換器（５）を設けることが好ましい（図１、図４）。
【００１９】
本発明において、バーナ（４）に連通する前記オフガスライン（Ｌ３）から燃焼触媒（７）に連通する第２のオフガスライン（Ｌ３２）が分岐しており、オフガスライン（Ｌ３）の分岐点には切換装置（切換弁Ｖ４）が設けられ、第２のオフガスライン（Ｌ３２）には、バーナ（４）の燃焼排ガス或いは燃焼触媒の排ガスが保有する熱量を燃焼触媒に供給されるオフガスへ投入する熱交換器（５）と、熱交換器（５）と燃焼触媒（７）との間の領域で燃焼触媒に供給されるオフガスを加熱する加熱装置（例えば、電気ヒータ６）と、燃焼触媒（７）に供給されるオフガスの温度を計測するオフガス温度計測装置（熱電対２１、熱電対２２）と、燃焼触媒（７）の表面温度を計測する触媒温度計測装置（熱電対２３）とが介装されており、燃焼触媒（７）の排ガスが流れる排ガスライン（Ｌｘ）はバーナ（４）の燃焼排ガスが流れる燃焼排ガスライン（Ｌｘ２）と合流（Ｂｘ）すると共に前記熱交換器（５）に連通しており、燃焼触媒（７）に燃焼用空気を供給する空気供給装置（例えばブロワ８）が設けられ、空気供給装置（８）の吐出口と連通する空気供給ライン（Ｌａ）は第２のオフガスライン（Ｌ３２）の熱交換器（５）よりも上流側（メタン分離装置１側）の領域に合流しているのが好ましい（請求項２：図１２〜図１５）。
【００２０】
ここで、メタン分離装置（１：例えばＰＳＡ）のオフガスに含有されるメタンを燃焼する燃焼装置である点で、バーナ（４）と燃焼触媒（７）は均等物である。
そして、燃焼触媒（７）としては、例えば、アルミナに担持されたパラジウム等を用いることが出来る。
【００２１】
この場合（請求項２のオフガス燃焼装置１０４では）、制御装置（１０）は、起動時或いはバーナ（４）の燃焼状態が安定している場合には切換装置（切換弁Ｖ４）をバーナ（４）側に切り換え、起動時以外で且つバーナ（４）の燃焼状態が不安定な場合には切換装置（切換弁Ｖ４）を燃焼触媒（７）側に切り換える機能を有しているのが好ましい（請求項３：図１２〜図１５）。
【００２２】
また本発明において、バーナ（４）の燃焼排ガスが流れる燃焼排ガスライン（Ｌｚ）が燃焼触媒（７）に連通しており、燃焼排ガスライン（Ｌｚ）の燃焼ラインの上流側（バーナ４側）には燃焼触媒（７）の触媒面に付着する異物を除去する装置（例えば、フィルタ９）と、バーナ（４）の燃焼排ガス温度を計測する燃焼排ガス温度計測装置（熱電対２１）と、燃焼触媒（７）の表面温度を計測する触媒温度計測装置（熱電対２３）とが介装されており、燃焼触媒（７）に燃焼用空気を供給する空気供給装置（例えばブロワ８）が設けられ、空気供給装置の吐出口と連通する空気供給ライン（Ｌａ）はバーナ（４）に連通しているのが好ましい（請求項４：図１６〜図１８）。
【００２３】
本発明のオフガス燃焼装置は、バイオガスからメタンを分離するメタン分離装置（１：例えば、ＰＳＡ等）のオフガスを燃焼するオフガス燃焼装置において、メタン分離装置（１）のオフガスが流れるオフガスライン（Ｌ３）と、オフガスを燃焼する燃焼触媒（７）とを備え、オフガスライン（Ｌ３）には、燃焼触媒（７）の排ガスが保有する熱量を燃焼触媒（７）に供給されるオフガスへ投入する熱交換器（５）と、熱交換器（５）と燃焼触媒（７）との間に領域で燃焼触媒（７）に供給されるオフガスを加熱する加熱装置（例えば、電気ヒータ６）と、燃焼触媒（７）に供給されるオフガスの温度を計測するオフガス温度計測装置（熱電対２１、熱電対２２）と、燃焼触媒（７）の表面温度を計測する触媒温度計測装置（熱電対２３）とが介装されており、燃焼触媒（７）の排ガスが流れる排ガスライン（Ｌｘ）は、前記熱交換器（５）に連通している第１の排ガスライン（Ｌｘ１）と、前記熱交換器（５）をバイパスする第２の排ガスライン（Ｌｘ２）とに分岐しており、排ガス流量を調整する機能を有する流量調整装置（電磁弁Ｖ３）が第１の排ガスライン（Ｌｘ１）或いは第２の排ガスライン（Ｌｘ２）の何れかに介装されており、燃焼触媒（７）に燃焼用空気を供給する空気供給装置（例えばブロワ８）が設けられ、空気供給装置（８）の吐出口と連通する空気供給ライン（Ｌａ）は前記オフガスライン（Ｌ３）の熱交換器（５）よりも上流側（メタン分離装置１側）の領域に合流していることを特徴としている（請求項５：図７〜図１１）。
【発明の効果】
【００２４】
上述する構成を具備する本発明によれば、メタン分離装置（１）のオフガスに含有されるメタンはバーナ（４）で燃焼されるので、メタンが大気放散されることが防止される。
ここで、オフガス中のメタン含有量が低下して、バーナ（４）における安定した燃焼が可能なメタン濃度を下回ったとしても、バーナ（４）の燃焼状態を検出する検出装置（例えば、オフガス中のメタン濃度を計測するメタン計３１、或いは、バーナの火炎における導電性を計測するフレームロッド４１）がその旨を検知して、メタン分離装置（１）をバイパスするバイパスライン経由（Ｌ１ｂ）でバーナ（４）にバイオガスが供給される。ここで、バイオガスにはバーナ（４）の安定燃焼が可能な程度のメタンが含有されているので、外部から都市ガス等の補助燃料を供給しなくても、バーナ（４）は失火することなく安定した燃焼を続行する。
すなわち、本発明によれば、補助燃料を使用することなく、しかも、失火することなく、オフガスに含有されるメタンが確実に燃焼される。その結果、メタンの大気放散が完全に防止され、地球環境に悪影響を与えてしまうことはなくなる。
【００２５】
本発明において、バーナ（４）と並列に燃焼触媒（７）を配置すれば（請求項２、請求項３）、メタン分離装置（１：例えばＰＳＡ）のオフガスに含有されるメタンを燃焼する燃焼装置である点でバーナ（４）と燃焼触媒（７）は均等物ではあるが、燃焼触媒（７）はバーナ（４）における安定した燃焼が可能なメタン濃度の範囲よりも、さらにメタン濃度が低い範囲において、安定した燃焼が可能である。
そのため、オフガスに含有されるメタン濃度がバーナ（４）で燃焼するには低い様な場合には、オフガスライン（Ｌ３）を切り換えて、燃焼触媒（７）側に供給して、オフガスに含有されたメタンの燃焼を燃焼触媒側で実行することが出来る。
その結果、メタン分離装置（１）をバイパスするバイパスライン（Ｌ１ｂ）経由でバイオガスを供給しなくても、オフガスに含有されたメタンを確実に燃焼することが出来る範囲（オフガス中のメタン濃度の範囲）が、特にメタン濃度が低下する側に拡大する。
【００２６】
ここで、燃焼触媒（７）は高温（例えば４００℃以上）の環境下でなければ燃焼反応を行なわないが、バーナ（４）でオフガスのメタンを燃焼している際に、その排ガスを用いて燃焼触媒（７）を加熱するように構成することにより（請求項２）、起動時以外であれば、燃焼触媒（７）を高温に維持することが出来るのである。
【００２７】
同様に、本発明においてバーナ（４）と直列に燃焼触媒（７）を配置すれば（請求項４）、バーナ（４）の燃焼排ガスが常時燃焼触媒（７）に供給され、燃焼触媒（７）を加熱するので、起動時以外であれば、燃焼触媒（７）を高温に維持することが出来る。
【００２８】
さらに、バーナ（４）に代えて、燃焼触媒（７）のみで、オフガスに含有されるメタンを燃焼する様に構成すれば（請求項５）、バーナ（４）では安定した燃焼が保証できない程度にオフガス中のメタン濃度が低くても、燃焼触媒によって確実に当該低濃度のメタンを燃焼することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
最初に図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
【００３０】
図１において、全体を符号１０１で示すオフガス燃焼装置は、ＰＳＡ方式によるメタン分離装置（ＰＳＡ）１、メタン貯蔵タンク２、バッファタンク３、バーナ４、熱交換器５及び制御手段であるコントロールユニット１０を備えている。
ＰＳＡ１は、メタンガス供給ラインＬ１を介して、図示しないメタンガス供給源と連通している。
メタンガス供給ラインＬ１は、分岐点ＢでバイパスラインＬ１ｂが分岐し、バイパスラインＬ１ｂには開閉弁Ｖ１が介装されており、バッファタンク３と連通している。
ここでバッファタンク３は、バーナ４に供給されるガスの性状を安定化するため、或いは均質化するために設けられている。
【００３１】
ＰＳＡ１は、メタンガス搬送ラインＬ２によってメタン貯蔵タンク２と連通しており、また、メタン含有オフガスラインＬ３によってバッファタンク３及びバーナ４と連通している。
バッファタンク３にはメタン計３１が内蔵されており、メタン計３１はバッファタンク３内のメタン濃度を計測している。
そして、メタン含有オフガスラインＬ３において、バッファタンク３とバーナ４との間の領域には、熱交換器５が介装されている。
【００３２】
バーナ４には、火炎における導電性を計測するフレームロッド（火炎検知センサ）４１が装備されている。バーナ４の火炎における燃焼状態が良いと、フレームロッド４１で計測される電流値が高くなる。
図１では、メタン計３１とフレームロッド４１の双方が図示されているが、何れか一方のみを設けても良い。
【００３３】
バーナ４には排ガスラインＬｘが接続されており、排ガスラインＬｘは大気に開放されており、その内部には、バーナ４でメタンを含むオフガスが燃焼して生じた燃焼排ガスが流れる。
排ガスラインＬｘに介装された熱交換器５を通過する際に、バーナ４の燃焼排ガスが保有する熱量が、メタン含有オフガスラインＬ３を流過してバーナ４に供給されるオフガスに投入される。
バーナ４の燃焼排ガスにはメタンは包含されておらず、且つ、熱交換器５でバーナ４に供給されるオフガスに排熱を投与した際に降温するので、大気に排出される際に、周囲環境に与える影響は少ない。
【００３４】
バイパスラインＬ１ｂを流れるバイオガスは、ＰＳＡ１でメタンが分離される以前の状態であるため、メタン含有オフガスラインＬ３を流れるメタン含有オフガスに比較して、メタンの含有量が多い。そのため、バイパスラインＬ１ｂを経由してバイオガスが供給されると、バーナ４に供給されるメタン量が増加し、燃焼が安定する。すなわち、メタン濃度の高いバイオガスによって、バーナ４を着実に着火させ、安定した燃焼を保証することが出来る。
なお、バイオガスにおけるメタン濃度は６０％程度である。
【００３５】
図１において、メタン計３１及びフレームロッド４１は、入力信号ラインＳｉによってコントロールユニット１０と接続されている。
また、メタン分離装置１、バーナ４、開閉弁Ｖ１は、制御信号ラインＳｏによってコントロールユニット１０と接続されている。
【００３６】
コントロールユニット１０は、メタン分離装置１の起動・停止、バーナ４の起動・停止を制御すると共に、メタン計３１及び／又はフレームロッド４１の計測情報によって、バーナ４の燃焼状態が安定しているか否かを判断する。
そしてコントロールユニット１０は、バーナ４の燃焼状態が安定している場合は、バイオガスの供給量を減少させるように開閉弁Ｖ１を制御し、バーナ４の燃焼状態が不安定な場合は、バイオガスの供給量を増加させるように開閉弁Ｖ１を制御する機能を有している。
【００３７】
第１実施形態に係るオフガス燃焼装置１０１では、メタン含有オフガスに異物が混入していたとしても、バーナ４で燃焼されてしまう。そのため、バーナ４の上流側で、異物を除去することが不要であり、バーナ４の上流側の領域にはフィルタは設けられていない。
【００３８】
図１で示すオフガス燃焼装置１０１の起動手順について、図２をも参照して説明する。
ここで、図１ではＰＳＡ１は１塔のみ示されているが、実際には複数塔のＰＳＡ１が並列して設けられている。換言すれば、図１におけるＰＳＡ１は、吸着材の脱着工程（再生工程）が実行されていて、残留気体が排出されている塔のみを示している。
図２のステップＳ１において、コントロールユニット１０は、１塔目のＰＳＡ１を起動する。ここで、「１塔目」をどの塔にするべきかについては、ＰＳＡの仕様や、メタン分離の態様によって異なる。
【００３９】
ステップＳ２では、バイパスラインＬ１ｂに介装された開閉弁Ｖ１を開放して、バッファタンク３内にバイオガスを供給する。そしてバーナ４を着火する（ステップＳ３）。
上述した通り、バイオガスのメタン濃度はＰＳＡ１のオフガスに比較して濃い（メタン濃度は６０％程度）ので、バイオガスを用いて着火すれば、バーナ４は確実に着火する。
ステップＳ４では、ＰＳＡ１において脱着工程を開始し、オフガスラインＬ３を経由してオフガスをバッファタンク３へ貯蔵する。オフガスのメタン濃度はバイオガスに比較して薄いので、ステップＳ４を実行すれば、バッファタンク３内のメタン濃度は徐々に低下する。
その後、ステップＳ５で図３の制御に移行する。
【００４０】
図３で示す制御は、バーナ４が定常燃焼となった後の制御である。
図３において、図２の起動時の制御からバーナ４が定常燃焼状態に移行したならば、ステップＳ１１で、メタン計３１によってメタン濃度を計測し、及び／又は、フレームロッド（火炎検知センサ）４１によってフレームロッド電流値を計測する。
【００４１】
ステップＳ１２では、コントロールユニット１０は、ステップＳ１１の計測値（メタン計３１が計測したメタン濃度、及び／又は、フレームロッド４１が計測した電流値）がしきい値未満であるか否かを判断する。
メタン計３１が計測したメタン濃度、及び／又は、フレームロッド４１が計測した電流値（ステップＳ１１の計測値）がしきい値未満であれば（ステップＳ１２がＹＥＳ）、ステップＳ１３に進み、バーナ４内での燃焼が安定していないと判断して、開閉弁Ｖ１の開度を増加する。そして、ステップＳ１５に進む。
【００４２】
メタン計３１が計測したメタン濃度、及び／又は、フレームロッド４１が計測した電流値がしきい値以上であれば（ステップＳ１２がＮＯ）、ステップＳ１４に進み、バーナ４の燃焼が安定していると判断して、開閉弁Ｖ１の開度を減少する。そして、ステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５では、コントロールユニット１０は、定常時の制御を終了するか否かを判断する。
定常時の制御を終了するのであれば（ステップＳ１５がＹＥＳ）、そのまま制御を終了する。未だ定常時の制御を続行するのであればステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１以降を繰り返す。
【００４３】
ステップＳ１１において、フレームロッド４１で計測された電流値と、メタン計３１で計測されたメタン濃度の何れか一方のみをパラメータとして判断を行なうことが可能である。
勿論、フレームロッド４１で計測された電流値と、メタン計３１で計測されたメタン濃度の双方を、それぞれのしきい値と比較して、判断を行なうことも可能である。
【００４４】
ここで、ステップＳ１２のしきい値は、バーナの火炎の燃焼が不安定な状態から安定した状態に移行している場合（メタン濃度が薄い状態から濃い状態に移行する場合、或いは、フレームロッドの電流値が低い状態から高い状態に移行する場合）と、バーナの火炎の燃焼が安定した状態から不安定な状態に移行している場合（メタン濃度が濃い状態から薄い状態に移行する場合、或いは、フレームロッドの電流値が高い状態から低い状態に移行する場合）とでは、異なる数値とする（ヒステリシス特性を持たせる）のが好ましい。
なお、「しきい値」については、バーナ４の仕様、ＰＳＡ１の仕様、図示しないバイオガス発生設備の仕様等により相違するので、ケース・バイ・ケースで定める必要がある。
【００４５】
図４〜図６は、本発明の第２実施形態を示している。
図４において、第２実施形態に係るオフガス燃焼装置は、全体を符号１０２で示されている。
図４から明らかなように、第２実施形態に係るオフガス燃焼装置１０２は、バッファタンクを有していない。
以下、図４で示すオフガス燃焼装置１０２について、主として図１とは異なる構成について説明する。
【００４６】
図４において、メタン含有オフガスラインＬ３では、メタン計３１を内蔵したバッファタンク３は介装されていない。
図４で示すメタン含有オフガスラインＬ３には、メタン計３１が介装されている。ここでメタン計３１は、メタン含有オフガスラインＬ３において、ＰＳＡ１と熱交換器５との間の領域に介装されている。
図４において、バイパスラインＬ１ｂには開閉弁Ｖ１は介装されておらず、流量調整弁（例えばマスフロー）Ｖ２が介装されている。流量調整弁Ｖ２によって、バイパスラインＬ１ｂを介して供給されるバイオガスの流量が、調整される。
【００４７】
図４のオフガス燃焼装置１０２の起動時における制御が、図５に示されている。
図５において、ステップＳ２１では、１塔目のＰＳＡ１を起動する。そして、流量調整弁Ｖ２によって、バイパスラインＬ１ｂを流れるバイオガス流量を、起動時流量に設定する（ステップＳ２２）。起動時流量は、バーナ４の着火のために必要なバイオガス流量であり、バイオガスは、バイパスラインＬ１ｂを介して供給され、流量調整弁Ｖ２により流量が制御される。
そして、ステップＳ２３において、起動時流量に調整されたバイオガスによって、バーナ４が着火される。
ステップＳ２３でバイオガスによりバーナ４が着火された後、次のステップＳ２４において、ＰＳＡ１において脱着工程を開始する。そしてステップＳ２５で、図６の制御に移行する。
【００４８】
次に、図６に基づいて、バーナ４における燃焼が定常状態に移行した場合の制御、すなわちＰＳＡ１の脱着工程におけるバイオガス流量の制御について説明する。
図６において、ステップＳ３１では、メタン計３１によってメタン濃度を計測し、及び／又は、フレームロッド４１によってフレームロッド電流値を計測する。
ステップＳ３２では、メタン計３１によって計測されたメタン濃度、及び／又は、フレームロッド４１によって計測された電流値（ステップＳ３１の計測値）が、所定範囲以内であるか否かを判断する。
ステップＳ３２では、計測値（メタン濃度及び／又はフレームロッド電流値）が所定範囲内にあるか否かを判断の基準としており、図３の制御における（しきい値の）様にヒステリシス性を持たせる必要はない。
【００４９】
計測値（メタン濃度及び／又はフレームロッド電流値）が所定範囲内であれば（ステップＳ３２がＹＥＳ）、バーナ４の燃焼が安定しており、バイオガスの流量が適正であると判断して、ステップＳ３３に進む。そして、流量調整弁Ｖ２の開度を変更せず、バイオガス流量を維持する。
計測値（メタン濃度及び／又はフレームロッド電流値）が所定範囲よりも低い（メタンガス濃度が薄い、及び／又は、フレームロッド電流値が低い）場合（ステップＳ３２が「低」）、バイオガス流量が少なくて、バーナ４に供給されるメタンガス流量が不足していると判断して、ステップＳ３４に進む。そして、流量制御弁Ｖ２の開度を増加し（開き）、バイオガス流量を増加させる。
一方、計測値（メタン濃度及び／又はフレームロッド電流値）が所定範囲よりも高い（メタンガス濃度が濃い、及び／又は、フレームロッド電流値が高い）場合（ステップＳ３２が「高」）、バイオガス流量が過大であり、バーナ４に供給されるメタンガス流量が多いと判断して、ステップＳ３４に進む。そして、流量制御弁Ｖ２の開度を減少し（絞り）、バイオガス流量を減少させる。
【００５０】
ステップＳ３３〜Ｓ３５の何れかを実行したのであれば、ステップＳ３６に進み、バーナ４の定常状態における運転を終了するか否かを判断する。運転を終了するのであれば（ステップＳ３６がＹＥＳ）、そのまま制御を終了する。
一方、運転を続行するのであれば（ステップＳ３６がＮＯ）、ステップＳ３１まで戻り、ステップＳ３１以降を繰り返す。
図４から図６の第２実施形態のその他の構成及び作用効果については、図１〜図３の第１実施形態と同様である。
【００５１】
図７〜図１１は、本発明の第３実施形態を示している。
図７において、第３実施形態に係るオフガス燃焼装置は、全体を符号１０３で示されている。
第３実施形態に係るオフガス燃焼装置１０３では、オフガスに含有されているメタンを燃焼する装置として、バーナ４に代えて、燃焼触媒７を用いている。ここで、「オフガスに含有されているメタンを燃焼する」という点で、バーナと燃焼触媒７とは均等物である。
以下、図７を参照して、オフガス燃焼装置１０３について、主として図１〜図６の実施形態とは異なる部分を説明する。
【００５２】
図７において、ＰＳＡ１と燃焼触媒７とは、メタンガス含有オフガスラインＬ３により接続されている。
メタンガス含有オフガスラインＬ３には、熱交換器５、第１の熱電対（温度センサ）２１、電気ヒータ６、第２の熱電対２２が介装されている。
燃焼触媒７には、その表面温度を計測する第３の熱電対２３が取り付けられ、燃焼触媒７の燃焼排ガスラインＬｘには第４の熱電対２４が介装されている。
【００５３】
燃焼触媒からの燃焼排ガスが流れる燃焼排ガスラインＬｘは、分岐点Ｂで分岐ラインＬｘ１と分岐ラインＬｘ２とに分岐している。
分岐ラインＬｘ１は熱交換器５を経由して大気に開放されており、分岐点Ｂと熱交換器５との間の領域には電動弁（流量制御弁）Ｖ３が介装されている。
分岐ラインＬｘ２も、大気に開放されている。
【００５４】
メタンガス含有オフガスラインＬ３において、熱交換器５とＰＳＡ１との間には合流点Ｇが形成され、この合流点Ｇには、空気供給ラインＬａが合流している。
空気供給ラインＬａには流量制御弁Ｖａが介装されており、且つ、その端部には空気供給用の機器であるブロワ８が接続されている。
【００５５】
第１の熱電対２１〜第４の熱電対２４は、何れも入力信号ラインＳｉを介して、コントロールユニット１０と接続されている。
ＰＳＡ１、電気ヒータ６、流量制御弁Ｖ３、Ｖａは、何れも制御信号ラインＳｏを介して、コントロールユニット１０と接続されている。
【００５６】
燃焼触媒７は、例えば、アルミナに担持されたパラジウムが使用される。
燃焼触媒７で燃焼するためには、所定温度以上に加熱することが必要である。ただし、触媒の種類によって、必要な温度範囲は異なる。図示の実施形態で用いられる触媒は、オフガスに含有されているメタンを燃焼するために、例えば、４００℃〜８００℃の範囲内に加熱される必要がある。換言すれば、燃焼温度の下限目標値が４００℃であり、上限目標値が８００℃である。
上述したように、燃焼触媒７は、バーナ４が安定燃焼する程度にメタン濃度が高いオフガスの燃焼よりも、バーナ４では失火してしまう程度までメタン濃度が低いオフガスの燃焼に適している。
【００５７】
燃焼触媒７でオフガスが燃焼するためには、燃焼用の空気が必要である。そのため、図７において、前述の空気供給ラインＬａ及びブロワ８が装備されている。
さらに、燃焼触媒７の焼結（シンタリング）を防止するため、燃焼触媒７の温度が上限値８００℃を超えない様にすることも必要である。すなわち、燃焼触媒７における温度の上限値の制御も必要である。
ここで、図示の実施形態で用いられる燃焼触媒７において、４００℃は燃焼温度の下限値に対して多少の余裕を有しており、８００℃は燃焼温度の上限値に対して多少の余裕を持った数値として選定されている。
もちろん、触媒の種類によって、燃焼温度の上限値、下限値が異なるため、上述した温度８００℃、４００℃という上限目標値と下限目標値の具体例も異なる。
【００５８】
燃焼触媒７に流入するガスの温度を、例えば４００℃以上に昇温するために、排ガスラインＬｘ（分岐ラインＬｘ１）を流れる燃焼触媒７の燃焼排ガスが保有する熱量を、熱交換器５において、燃焼触媒７に流入するオフガスに投入している。
ここで、燃焼触媒７の燃焼状態によっては、熱交換器５で燃焼排ガスが保有する熱量を投入するのみでは、燃焼触媒７に流入するオフガスを必要な温度（４００℃）まで昇温するのに不足である場合も存在する。その様な場合に対処するべく、図７では、メタン含有オフガスラインＬ３の熱交換器５よりも下流側（燃焼触媒７側）の領域には、加熱手段である電気ヒータ６が介装されており、燃焼触媒７に流入するオフガスを目標とする温度（例えば４００℃）まで昇温することを可能にしている。
【００５９】
バイパスラインＬｘ２は、燃焼触媒７の表面温度が高くなり過ぎて、目標上限値（８００℃）よりも高温となってしまうことが無い様に、燃焼触媒７の燃焼排ガスの一部（或いは全部）が熱交換器５をバイパスさせるために設けられている。
触媒温度が高くなり過ぎて、燃焼触媒７に流入するオフガスの温度を低下する必要がある場合には、電磁弁（流量制御弁）Ｖ３の開度を小さくして（電磁弁Ｖ３を絞って）、熱交換器５を流れる燃焼排ガスの流量を減少し、以って、燃焼触媒７に流入するオフガスに投入される熱量を減少している。
【００６０】
上述したように、燃焼触媒７の表面温度を計測する熱電対２３と、燃焼触媒７の出口における燃焼排ガス温度を計測する熱電対２４とが設けられているが、熱電対２３と熱電対２４は、いずれか一方だけ設けても良い。
もちろん、図７で示すように、熱電対２３と熱電対２４を両方設けても良い。
【００６１】
一般的に、燃焼触媒７の反応面が異物と付着してしまうのを防止するため、（ＰＳＡ１側或いは図示しないバイオガス供給源側：図７では左側）にはフィルタが必要となる。
しかし、図７で示す第３実施形態では、燃焼触媒７の上流側には、フィルタは介装されていない。
ＰＳＡ１における図示しない吸着材により、異物が吸着されて除去されるからである。それに加えて、ＰＳＡ１の出口側には、図示を省略したフィルタが設けられているので、異物はそこでも除去されるからである。
【００６２】
図７で示す燃焼触媒を利用したオフガス燃焼装置１０３の起動時の制御について、図８を参照して説明する。
図８において、ステップＳ４１で電気ヒータ６を作動させ、ステップＳ４２においてはブロワ８を作動して、メタン含有オフガスラインＬ３に燃焼用空気を供給する。
ステップＳ４３では電磁弁Ｖ３を全開にして、第２の熱電対２２の計測値、すなわち燃焼触媒７に流入するオフガスの温度が４００℃以上になるまで待機する（ステップＳ４４がＮＯのループ）。
【００６３】
燃焼触媒７に流入するオフガスの温度（第２の熱電対２２の計測値）が４００℃以上になったなら（ステップＳ４４がＹＥＳ）、ステップＳ４５に進み、１塔目のＰＳＡ１を起動する。
その後、ステップＳ４６に進み、１塔目のＰＳＡ１において、脱着工程を開始する。脱着工程を開始することにより、１塔目のＰＳＡ１からのオフガスが、燃焼触媒７へ送られる。
そしてステップＳ４７では、燃焼触媒７が定常状態である場合の制御（定常時の制御：図９、図１０、図１１）に移行する。
【００６４】
定常時の制御は、図９で示す電気ヒータ６の制御と、図１０で示すブロワ８の制御と、図１１で示す電磁弁Ｖ３の開閉制御とが、平行して実行される。
最初に、図９の電気ヒータ６の制御について説明する。
図９において、ステップＳ５１では、第１の熱電対２１をチェックする。
コントロールユニット１０は、熱電対２１の計測値が４００℃未満であるか否かを判断する（ステップＳ５２）。
【００６５】
熱電対２１の計測値が４００℃未満であれば（ステップＳ５２がＹＥＳ）、燃焼触媒７に流入するオフガスの昇温（加熱量）が不十分であると判断して、ステップＳ５３で電気ヒータ６を作動し、ステップＳ５５に進む。
ステップＳ５２において、熱電対２１の計測値が４００℃以上であれば（ステップＳ５２がＮＯ）、燃焼触媒７に流入するオフガスの昇温（加熱量）は十分であると判断して、ステップＳ５４に進み、電気ヒータ６を作動せず、電気ヒータ６が作動していればこれを停止し、ステップＳ６０まで進む。
【００６６】
ステップＳ５５（熱電対２１の計測値が４００℃未満：ステップＳ５２がＹＥＳ）では、第２の熱電対２２をチェックし、コントロールユニット１０は、ステップＳ５５の計測値が所定範囲であるか否かを判断する（ステップＳ５６）。
ステップＳ５５の計測値が所定範囲であれば（ステップＳ５６がＹＥＳ）、燃焼触媒７に流入するオフガスの昇温（加熱量）が適正と判断して、ステップＳ５７に進み、電気ヒータ６の出力をそのまま維持して、ステップＳ６０に進む。
ステップＳ５５の計測値が所定範囲よりも低温であれば（ステップＳ５６が「低」）、燃焼触媒７に流入するオフガスの昇温（加熱量）が不足していると判断してステップＳ５８に進み、電気ヒータ６の出力を増加して、ステップＳ６０に進む。
ステップＳ５５の計測値が所定範囲よりも高温ならば（ステップＳ５６が「高」）、燃焼触媒７に流入するオフガスの昇温（加熱量）が過剰であると判断してステップＳ５９に進み、電気ヒータ６の出力を減少させ、ステップＳ６０に進む。
ステップＳ６０では、コントロールユニット１０は電気ヒータ６の制御を終了するか否かを判断する。電気ヒータ６の制御を終了するのであれば（ステップＳ６０がＹＥＳ）、そのまま制御を終える。一方、制御を続行するならば（ステップＳ６０がＮＯ）、ステップＳ５１まで戻り、ステップＳ５１以降を繰り返す。
【００６７】
次に、図１０のブロワ８の制御を説明する。
図１０において、ステップＳ６１では、燃焼触媒７の表面温度を計測している熱電対２３をチェックする。そして、燃焼触媒７の表面温度が適正温度であるか否かを判断する（ステップＳ６２）。
熱電対２３の計測値が適正温度（所定範囲、例えば、５００℃〜７００℃）であれば（ステップＳ６２がＹＥＳ）、ブロワ８〜の風量も適正であると判断して、ステップＳ６３に進み、ブロワ８の風量を維持する。
【００６８】
熱電対２３で計測された触媒表面温度が、適正温度よりも高温であれば（ステップＳ６２で「温度高」）、流量制御弁Ｖａの開度を増やし、燃焼触媒７に供給される空気流量（ブロワ風量）を増加して、触媒表面温度を低下させる（ステップＳ６４）。ここで、ブロワ８から大量の空気が燃焼触媒７へ供給されれば、熱電対３が計測している燃焼触媒７の表面温度は降温する。
【００６９】
一方、熱電対２３で計測された触媒表面温度が、適正温度よりも低温であれば（ステップＳ６２で「温度低」）、流量制御弁Ｖａを絞り、燃焼触媒７に供給される空気流量（ブロワ風量）を減少する。
燃焼触媒７に供給される空気流量（ブロワ風量）が減少すれば、熱電対３が計測している燃焼触媒７の表面温度は昇温する。
【００７０】
ステップＳ６６では、コントロールユニット１０は、ブロワ８の風量制御を終了するか否かを判断する。ブロワ風量の制御を終了するのであれば（ステップＳ６６がＹＥＳ）、そのまま制御を終える。
ブロワ８の風量制御を続行するのであれば（ステップＳ６６がＮＯ）、ステップＳ６１まで戻り、ステップＳ６１以降を繰り返す。
【００７１】
図１１の電磁弁Ｖ３の開閉制御について説明する。
図１１において、ステップＳ７１では、ブロワ８の風量が最大となるまで待機する（ステップＳ７１がＮＯのループ）。ブロワ風量が最大となったなら（ステップＳ７１がＹＥＳ）、燃焼触媒７の燃焼排ガスの温度と対応する燃焼触媒７の表面温度を計測している熱電対２３、及び／又は、燃焼触媒７の出口における燃焼排ガス温度を計測している熱電対２４をチェックする（ステップＳ７２）。
そしてステップＳ７３において、燃焼触媒７の表面温度（熱電対２３の計測値）、及び／又は、燃焼触媒７の出口における燃焼排ガス温度（熱電対２４の計測値）に対応して、電磁弁Ｖ３の開度を適正な開度に制御する。ここで、燃焼触媒７の表面温度（熱電対２３の計測値）、及び／又は、燃焼触媒７の出口における燃焼排ガス温度（熱電対２４の計測値）と、電磁弁Ｖ３の適正な開度との関係は、予め設定して、特性式、特性表、特性マップ等の形態で、コントロールユニット１０内に記憶されている。
ステップＳ７４では電磁弁Ｖ３の開閉制御を終了するか否かを判断し、制御を続行するのであれば（ステップＳ７４がＮＯ）、ステップＳ７１まで戻る。り、再びステップＳ７１以降を繰り返す。
図７〜図１１の第３実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図６の各実施形態と同様である。
【００７２】
図１２〜図１５を参照して、本発明の第４実施形態を説明する。
図１２において、第４実施形態に係るオフガス燃焼装置は、全体を符号１０４で示されている。
第４実施形態のオフガス燃焼装置１０４では、オフガスを燃焼するための燃焼装置として、バーナ４と燃焼触媒７とを設けており、両者を並列に配置している。
図１２を参照して、オフガス燃焼装置１０４について、主として図７で示すオフガス燃焼装置１０３とは異なる構成について説明する。
【００７３】
図１２において、ＰＳＡ１に接続されたメタン含有オフガスラインＬ３には三方弁Ｖ４が介装されており、三方弁Ｖ４においてラインＬ３１とラインＬ３２に分岐している。
ラインＬ３１はバーナ４に接続している。
一方、ラインＬ３２は燃焼触媒７に接続しており、三方弁Ｖ４から燃焼触媒７までのラインＬ３２に関連する構成は、図７と同様である。
【００７４】
ラインＬ３１が接続しているバーナ４の燃焼排ガスは、排ガスラインＬｘｏを流れ、分岐点Ｇｘを介して、排ガスラインＬｘ２を流れる。そして、排ガスラインＬｘ２は、合流点Ｂｘにおいて、燃焼触媒７で発生する燃焼排ガスが流れる排ガスラインＬｘと合流して、排ガスラインＬｘ１を流れ、熱交換器５を経由して、大気に開放されている。
バーナ４に装備されたフレームロッド４１は、コントロールユニット１０と入力信号ラインＳｉで接続されている。
【００７５】
バーナ４の上流側には、図示しないメタン計が設けられている。このメタン計の出力により、後述するように、オフガス供給側の切換弁（三方弁）Ｖ４が、バーナ４側（Ｌ３１側）或いは燃焼触媒７側（Ｌ３２側）に切り換わる。
【００７６】
図１２において、バーナ４と燃焼触媒７とで同時に燃焼する場合は、バーナ４の燃焼排ガス（ＰＳＡ１をバイパスして、バーナに供給されたバイオガスをバーナで燃焼する場合の燃焼排ガスも含む）は、燃焼排ガスラインＬｘｏ、分岐点Ｇｘ、排ガスラインＬｘ２、合流点Ｂｘ、排ガスラインＬｘ１を流れ、熱交換器５を経由して、系外（大気）に排出される。
一方、燃焼触媒７の燃焼排ガスは、燃焼排ガスラインＬｘを流れ、合流点Ｂｘでバーナ４の燃焼排ガスと合流する。
熱交換器５では、バーナ４の燃焼排ガスと燃焼触媒７の燃焼排ガスとが合流した排ガスの保有する熱量が、分岐ラインＬ３２を流れるメタン含有オフガスに熱を投与される。そのため、燃焼触媒７に流入するオフガスは、所定の温度（例えば４００℃）まで昇温する。熱交換器５での廃熱投入量が不足しており、燃焼触媒７に流入するオフガスは、所定の温度（例えば４００℃）まで昇温しない場合には、電気ヒータ６を作動して加熱すれば良い。
【００７７】
ここで、バーナ４の燃焼排ガスが燃焼触媒７に流入することはなく、そのため、燃焼触媒７の上流側にフィルタを設ける必要が無い。すなわち、図１６で後述するように、バーナ４と燃焼触媒７を直列に配置する場合のように、高温雰囲気下にフィルタを晒す必要が無くなる。
なお、オフガス中に異物が存在したとしても、バーナ４で燃焼してしまうので、バーナ４の上流側で異物を除去する必要は無い。そのため、基本的に、バーナ上流ではフィルタは不要である。
【００７８】
バーナ４のみで燃焼運転を行い、燃焼触媒７ではオフガスを燃焼しない場合においては、ブロワ８から燃焼触媒７側へ空気を供給している。
上述したように、バーナ４の燃焼排ガスは、燃焼排ガスラインＬｘｏ、分岐点Ｇｘ、排ガスラインＬｘ２、合流点Ｂｘ、排ガスラインＬｘ１を流れ、熱交換器５を経由するので、ブロワ８から送り出されてラインＬ３２を流れる空気は、熱交換器５において、バーナ４の燃焼排ガスが保有する熱量が投入されて加熱される。廃熱投入量が不足する場合には、電気ヒータ６を作動して、ブロワ８から送り出されてラインＬ３２を流れる空気を加熱する。
【００７９】
三方弁Ｖ４がバーナ４側に切り換えられ、オフガスが燃焼触媒７に供給されず、燃焼触媒７では燃焼しない場合でも、ブロワ８から送り出されて燃焼触媒７に流入する空気が所定の温度（４００℃）まで昇温すれば、当該昇温された空気が流入することにより、燃焼触媒７は燃焼可能な温度まで昇温されて、予熱されている。そのため、三方弁Ｖ４が切り換えられて、オフガスが急に燃焼触媒７に供給されても、加熱されている燃焼触媒７により、オフガス中のメタンは直ちに燃焼する。
なお、バーナ４の燃焼排ガスは全量がラインＬｘ２を流れるが、非常事態においては、非常用の排ガスライン（タッチダウン用ライン）Ｌｃから系外に排出され、燃焼触媒７側には供給されない。
【００８０】
図１２で示すオフガス燃焼装置１０４の起動時の制御について、図１３を参照して説明する。
図１３で示す起動時の制御は、図５で示した制御と似通っているが、燃焼触媒７を加熱するため、燃焼触媒７を下限値温度（例えば４００℃）以上に昇温するまでバイオガスによりバーナ４を燃焼させる点が、異なっている。
【００８１】
図１３において、ステップＳ８１では、バイオガスによりバーナを燃焼させる。そしてステップＳ８２において、ブロワ８を起動し、燃焼触媒７側に空気を供給する。図１２を参照して説明したように、バーナ４の燃焼排ガスが保有する熱量が、熱交換器５において、ブロワ８により供給された空気に投入され、空気温度を上昇させる。その空気が燃焼触媒７に供給されることにより、燃焼触媒表面温度も上昇する。
図１３では明示されていないが、ステップＳ８２では、必要な場合には電気ヒータ６を作動して、ブロワ８により供給された空気を加熱する。
【００８２】
バイオガスによるバーナ４の燃焼は、熱電対２２により、燃焼触媒７の入口温度（燃焼触媒７に流入するオフガス或いは空気の温度）が４００℃以上になったことが計測されるまで、続行される（ステップＳ８３がＮＯのループ）。
燃焼触媒入口温度（燃焼触媒７に流入するオフガス或いは空気の温度）が４００℃以上になったなら（ステップＳ８３がＹＥＳ）、１塔目のＰＳＡ１を起動する（ステップＳ８４）。
次に、ステップＳ８５で、ＰＳＡ１の脱着工程を開始する。そして、オフガスをバーナ４へ供給すると共に、バイパスラインＬ１ｂの開閉弁Ｖ１を閉じて、バイオガスのバーナ４への供給を停止する。
そしてステップＳ８６に進み、定常運転時の制御（定常時の制御：図１４、図１５）に移行する。
【００８３】
図１２で示すオフガス燃焼装置１０４の定常時の制御においては、図９で示すのと同様な電気ヒータ６の制御と、図１０で示すのと同様なブロワ８の制御が実行される。
これに加えて、図１４、図１５で示す様な制御、すなわちオフガス供給切換弁である三方弁Ｖ４の切換制御が実行される。
図１４で示す制御は、三方弁Ｖ４をバーナ４側から燃焼触媒７側に切り換える制御を示しており、図１５で示す制御は、燃焼触媒７側からバーナ４側に切り換える制御を示している。なお、図１４で示す制御と図１５で示す制御は、同一のオフガス燃焼装置１０４において、異なる条件下でそれぞれ実行される。
【００８４】
先ず、図１４で示す三方弁Ｖ４の切換制御について説明する。
図１４において、ステップＳ９１の段階では、ＰＳＡ１のオフガス全量がバーナ４側に供給される様に、三方弁Ｖ４は切り換えられている。
ステップＳ９１において、図示しないメタン計３１によってオフガスのメタン濃度を計測し、及び／又は、フレームロッド４１でフレームロッド電流値を計測する。そしてステップＳ９２では、ステップＳ９１の計測値（オフガスのメタン濃度及び／又はフレームロッド電流値）が、バーナ４における燃焼範囲以内であるか否かを判断する。
【００８５】
ステップＳ９１の計測値（オフガスのメタン濃度及び／又はフレームロッド電流値）がバーナ４の安定した燃焼範囲以内であれば（ステップＳ９２がＹＥＳ）、メタン含有オフガスラインＬ３を流れるオフガスの全量をバーナ４側に供給する様に三方弁Ｖ４を切り換えて（ステップＳ９３）、ステップＳ９７に進む。
一方、ステップＳ９１の計測値（オフガスのメタン濃度及び／又はフレームロッド電流値）がバーナ４の安定した燃焼範囲を下回っている場合には（ステップＳ９２がＮＯ）、オフガス供給切換弁である三方弁Ｖ４を、徐々に燃焼触媒７側に切り換える。徐々に燃焼触媒７側に切り換えるのは、三方弁Ｖ４を急激に燃焼触媒７側に切り換えると、オフガスの条件によっては、燃焼触媒７で燃焼しない事態が生じ得るからである。換言すれば、バーナ４における失火及び燃焼触媒７における失火が、同時に起こってしまう事態を防止する趣旨である。
ここで、「徐々に」なる文言は、瞬時に切り換えるのではないことを示す文言である。「徐々に」がどの程度の切換速度を意味するのかについては、バイオガスの組成、バーナや燃焼触媒の使用、その他の条件により、ケース・バイ・ケースである。
【００８６】
ステップＳ９５では、コントロールユニット１０はバーナ４が失火したか否かを判断する。バーナ４が失火したなら（ステップＳ９５がＹＥＳ）、切換弁Ｖ４を瞬時に燃焼触媒７側に切り換え（ステップＳ９６）、ステップＳ９７に進む。
燃焼触媒７が失火してないなら（ステップＳ９５がＮＯ）、ステップＳ９４で述べた様に三方弁Ｖ４を徐々に燃焼触媒７側に切り換えつつ、ステップＳ９７に進む。
ステップＳ９７で、図１４で示す制御を続行するのであれば（ステップＳ９７がＮＯ）、ステップＳ９１まで戻り、ステップＳ９１以降を繰り返す。
【００８７】
次に、図１５の制御を説明する。
図１５において、ステップＳ１０１では、三方弁Ｖ４が燃焼触媒７側に切り換わるまで待機している（ステップＳ１０１がＮＯのループ）。
三方弁Ｖ４が燃焼触媒７側に切り換わったならば（ステップＳ１０１がＹＥＳ）、燃焼触媒表面の熱電対２３が触媒の上限温度（例えば、８００℃）以上になるまで待機する（ステップＳ１０２がＮＯのループ）。
燃焼触媒７の表面の熱電対２３が上限温度（８００℃）以上であることを検出したならば（ステップＳ１０２がＹＥＳ）、三方弁Ｖ４を徐々にバーナ４側に切り換える（ステップＳ１０３）。
ここで、三方弁Ｖ４を急激に切り換えず、徐々にバーナ４側に切り換えるのは、燃焼触媒７の失火と、バーナ４の失火とが同時に起こってしまう事態を防止する趣旨である。
【００８８】
ステップＳ１０４では、バーナ４側の着火を確認したか否かを判断する。
バーナ４側で着火したことが確認された場合には（ステップＳ１０４がＹＥＳ）、オフガスの供給切換弁Ｖ４を瞬時にバーナ４側に切り換え（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、三方弁Ｖ４はバーナ４側に切り換わっており、オフガスは全てバーナ４側へ供給されるので、図１４の制御を実行する。
【００８９】
ステップＳ１０４で、バーナ４側の着火を確認できない場合には（ステップＳ１０４がＮＯ）、燃焼触媒７の上限温度に達するメタン濃度であっても、バーナ４で良好な燃焼が出来ない程度のメタン濃度であると判断される。係る場合には、ステップＳ１０６において、流量制御弁Ｖａの開度を増し、及び／又は、ブロワ８の出力を増大し、燃焼触媒７への空気供給量を増大して、多量の空気を燃焼触媒７内部に供給し、燃焼触媒７の表面温度を低下させる。それと共に、オフガスによるバーナ４着火の可能性を考慮して、少量のオフガスをバーナ４側に供給する。
そして、ステップＳ１０３まで戻り、ステップＳ１０３以降を繰り返す。
【００９０】
図１２〜図１５の第４実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図１１の各実施形態と同様である。
【００９１】
図１６〜図１８は、本発明の第５実施形態を示している。
図１６から明らかな様に、第５実施形態では、オフガスを燃焼するための燃焼装置であるバーナ４と燃焼触媒９とが、直列に配置されている。
図１６において、全体を符号１０５で示す第５実施形態に係るオフガス燃焼装置の全体構成では、ＰＳＡ１とメタン貯蔵タンク２の図示は省略している。
【００９２】
図１６において、バーナ４と燃焼触媒７とはラインＬｚによって直列に接続されている。ラインＬｚにおけるバーナ４と燃焼触媒７との間には、フィルタ９が介装され、フィルタ９と燃焼触媒７との間には熱電対２１が介装されている。
燃焼触媒７には、燃焼触媒７の表面温度を計測するための熱電対２３が設けられている。
燃焼触媒７の燃焼排ガスは、排ガスラインＬＸを流れて、系外に排出される。
【００９３】
バーナ４の供給ライン４ｉには、バイパスラインＬ１ｂ、オフガス供給ラインＬ３、空気供給ラインＬａが設けられている。
図１６では図示されていないが、バイパスラインＬ１ｂは、ＰＳＡ１（図１６では図示せず）をバイパスしており、図示しないバイオガス供給源からバイオガスが供給される。
オフガス供給ラインＬ３は、ＰＳＡ１（図１６では図示せず）からのオフガスを供給するラインであり、ＰＳＡ１からのオフガスにおけるメタン濃度を検出するためのメタン計（図１６では図示せず）が介装されている。
そして空気供給ラインＬａは、ブロワ（図１６では図示せず）から送り出される空気をバーナ４及びその下流の燃焼触媒７に供給するためのラインである。
【００９４】
オフガス中のメタン濃度が高く、バーナ４が安定燃焼できる場合には、当該オフガス中のメタンはバーナ４で燃焼される。バーナ４で燃焼している際に、バーナ４の高温の燃焼排ガスが燃焼触媒７に送られるので、燃焼触媒７は燃焼可能な温度の下限値（例えば、４００℃以上）に昇温した状態が保持される。
従って、オフガス中のメタン濃度が低下して、バーナ４が失火しても、当該オフガスは直ちに燃焼触媒７において燃焼される。
図１６では図示されていないが、図７或いは図１２に関連して説明したように、バーナ４では燃焼せずに燃焼触媒７でオフガス中のメタンを燃焼する場合には、燃焼触媒７の雰囲気温度を下限値（例えば４００℃）以上に保持するため、ラインＬｚに熱交換器を設け、燃焼触媒７の燃焼排ガスが保有する熱量を、燃焼触媒７に流入するオフガスに投入する様に構成されている。
【００９５】
ここで、バーナ４の燃焼排ガスにおける異物、或いは、ＰＳＡ１のオフガスにおける異物が、燃焼触媒７の表面（反応面）に付着してしまうのを防止するため、フィルタ９がバーナ４と燃焼触媒７との間の領域に介装されている。
ここで、フィルタ９により除去されるべき「異物」とは、燃焼触媒７の表面に付着して、燃焼触媒７におけるオフガス燃焼面積を減少してしまうような物質である。
なお、上述したように、バーナ４で燃焼する場合には、オフガス中の係る異物も燃焼されてしまうので、バーナ上流にはフィルタは不要である。
【００９６】
図１６で示すオフガス燃焼装置の起動手順について、図１７を参照して説明する。
図１７のステップＳ１１１では、メタン濃度が高いバイオガスでバーナ４を着火し、図示しないコントロールユニット１０は、燃焼触媒表面の熱電対２３の計測値が４００℃以上になるまで待機する（ステップＳ１１２がＮＯのループ）。
熱電対２３の計測値が４００℃以上になったなら（ステップＳ１１２がＹＥＳ）、ＰＳＡ１を起動する（ステップＳ１１３）。そしてステップＳ１１４において、ＰＳＡ１の脱着工程を開始して、図示しないＰＳＡ１のオフガスをバーナ４に供給すると共に、バーナ４へのバイオガス供給を停止する。
【００９７】
ステップＳ１１５に進み、オフガス燃焼装置１０６における定常運転制御（定常時の制御：図１８の制御）に移行する。
【００９８】
図１８のステップＳ１２１において、図示しないメタン計によってメタン濃度を計測し、及び／又は、図示しないフレームロッドによってフレームロッド電流値を計測する。
コントロールユニット１０は、計測されたメタン濃度及び／又はフレームロッド電流値がしきい値以上であるか否かを判断する。
メタン濃度及び／又はフレームロッド電流値がしきい値以上であれば（ステップＳ１２２がＹＥＳ）、ステップＳ１２３に進み、バーナ４により燃焼する。
メタン濃度及び／又はフレームロッド電流値がしきい値未満であれば（ステップＳ１２２がＮＯ）、ステップＳ１２６へ進み、燃焼触媒７による燃焼を行なう。
【００９９】
ステップＳ１２３でバーナ４が着火したならば、着火したバーナ４が失火してしまったか否かを判断する（ステップＳ１２４）。バーナ４が失火してしまったなら（ステップＳ１２４がＹＥＳ）、燃焼触媒７でオフガスを燃焼し（ステップＳ１２５）、ステップＳ１２９まで進む。
バーナ４が失火していないなら（ステップＳ１２４がＮＯ）、そのまま、ステップＳ１２９まで進む。
【０１００】
ステップＳ１２６で燃焼触媒７によりオフガスを燃焼させたならば、燃焼触媒７の表面温度（熱電対２３の計測値）が上限値（例えば８００℃）以上になったか否かを判断する（ステップＳ１２７）。
熱電対２３の計測値が８００℃以上になったなら（ステップＳ１２７がＹＥＳ）、図示しない流量制御弁Ｖａの開度を増大させ、及び／又は、ブロワ８の吐出量を増加させて、燃焼触媒７への空気供給量を増加させて、燃焼触媒７の表面温度を降温する（ステップＳ１２８）。そして、ステップＳ１２９に進む。
熱電対２３の計測値が８００℃未満であれば（ステップＳ１２７がＮＯ）、そのままステップＳ１２９に進む。
【０１０１】
ステップＳ１２９では、コントロールユニット１０は制御を終了するか否かを判断する。制御を続行するのであれば（ステップＳ１２９がＮＯ）、ステップＳ１２１まで戻り、ステップＳ１２１以降を繰り返す。
【０１０２】
図１６では図示を省略しているが、ラインＬｚには電気ヒータ６が介装されており、供給ラインＬｉの上流側（図１６の左側）にはブロワ８が設けられている。
バーナ４と燃焼触媒７とを並列に配置した図１２の第４実施形態と同様に、バーナ４と燃焼触媒７と直列に配置した第５実施形態でも、定常時の制御において、図９で示すのと同様な電気ヒータ６の制御と、図１０で示すのと同様なブロワ８の制御とが実行される。
これ等の制御は、図９、図１０で説明したのと同様である。
【０１０３】
上述したように、バーナ４が失火した場合には、機械的に燃焼触媒７によるオフガスの燃焼に移行する。
そして、オフガスにおけるメタン濃度が増加して、バーナ４による燃焼が可能になると、バーナ４による燃焼に移行する。
さらに触媒上限温度（例えば８００℃）に到達した場合には、多量の空気を燃焼触媒７の内部に供給して、燃焼触媒表面温度を低下させている。
【０１０４】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
例えば、図示の実施形態では、バイオガスからメタンを精製或いは分離する装置として、ＰＳＡ法によるメタン分離装置を用いているが、膜分離法によるメタン分離装置を用いても良い。
また、メタン濃度及び／又はフレームロッド電流値を判断パラメータとしている判断工程においては、メタン濃度のみを判断パラメータとしても良いし、フレームロッド電流値のみを判断パラメータとしても良いし、メタン濃度とフレームロッド電流値とを共に判断パラメータとすることが出来る旨を付言する。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１実施形態を示すブロック図。
【図２】第１実施形態の起動手順を示すフローチャート。
【図３】第１実施形態の定常時の制御を示すフローチャート。
【図４】本発明の第２実施形態を示すブロック図。
【図５】第２実施形態の起動手順を示すフローチャート。
【図６】第２実施形態の定常時の制御を示すフローチャート。
【図７】本発明の第３実施形態を示すブロック図。
【図８】第３実施形態の起動手順を示すフローチャート。
【図９】第３実施形態の定常時における電気ヒータの制御を示すフローチャート。
【図１０】第３実施形態の定常時におけるブロワの制御を示すフローチャート。
【図１１】第３実施形態の定常時における触媒燃焼排ガスの熱交換器への流量制御を示すフローチャート。
【図１２】本発明の第４実施形態を示すブロック図。
【図１３】第４実施形態の起動手順を示すフローチャート。
【図１４】第４実施形態の定常時の制御を示すフローチャート。
【図１５】第４実施形態の定常時における図１４とは別の制御を示すフローチャート。
【図１６】本発明の第５実施形態を示すブロック図。
【図１７】第５実施形態の起動手順を示すフローチャート。
【図１８】第５実施形態の定常時の制御を示すフローチャート。
【図１９】ＰＳＡ分離装置の概要を示す説明図。
【符号の説明】
【０１０６】
１・・・メタン分離装置／ＰＳＡ
２・・・メタン貯蔵タンク
３・・・バッファタンク
４・・・バーナ
５・・・熱交換器
６・・・電気ヒータ
７・・・燃焼触媒
８・・・ブロワ
９・・・フィルタ
１０・・・制御手段／コントロールユニット
２１〜２４・・・熱電対
３１・・・メタン計
４１・・・フレームロッド
Ｌ１・・・バイオガス供給ライン
Ｌ２・・・メタンガス搬送ライン
Ｌ３・・・メタン含有オフガスライン
Ｌｘ・・・排ガスライン
【図１】
2010024340.tif 000003
【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】
2010024340.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2010024340.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2010024340.tif 000017
【図１６】
2010024340.tif 000018
【図１７】
2010024340.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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