(57)【要約】      （修正有）【課題】バイオガスを燃料として供給する際の貯蔵や、組成変動に関する問題を解消することが出来る様な高温型燃料電池システム及びその制御方法の提供。【解決手段】高温型燃料電池４と、バイオマスからバイオガスを発生するバイオガス発生装置１９と、バイオガス発生装置１９で発生したバイオガスを高温型燃料電池４へ供給する供給系統Ｌとを有しており、バイオガスを吸着して貯蔵する吸着貯蔵装置（吸着貯蔵容器３）を供給系統Ｌに介装したことを特徴としている。【選択図】図２
2008153149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温型燃料電池と、バイオマスからバイオガスを発生するバイオガス発生装置と、バイオガス発生装置で発生したバイオガスを高温型燃料電池へ供給する供給系統とを有しており、バイオガスを吸着して貯蔵する吸着貯蔵装置と、吸着貯蔵装置にバイオガスを加圧して供給する圧縮装置とを、供給系統に介装したことを特徴とする高温型燃料電池システム。
【請求項２】
吸着貯蔵装置内の圧力を計測する第１の圧力計測装置と、制御装置とを有しており、制御装置は、吸着貯蔵装置内の圧力が許容上限値よりも高圧の場合には高温型燃料電池の発電出力或いは燃料消費量を増大させ、吸着貯蔵装置内の圧力が許容下限値よりも低圧の場合には高温型燃料電池の発電出力及び／又は燃料消費量を減少させ、吸着貯蔵装置内の圧力が閾値よりも低圧の場合には高温型燃料電池の運転を停止させる制御を行う様に構成されている請求項１の高温型燃料電池システム。
【請求項３】
バイオガスを燃焼する燃焼装置を有し、燃焼装置は吸着貯蔵装置と並列に供給系統に介装されており、制御装置は、吸着貯蔵装置内の圧力が許容上限値よりも高圧で且つ高温型燃料電池の発電出力を増大させることが出来ない場合に、バイオガスを燃焼装置に供給する制御を行う様に構成されている請求項２の高温型燃料電池システム。
【請求項４】
吸着貯蔵装置を複数設け、制御装置は、吸着貯蔵装置内の圧力が許容上限値よりも高圧であれば高温型燃料電池の発電出力を増大し、高温型燃料電池の発電出力が増大出来ず且つ他の吸着貯蔵装置内の圧力が許容上限値よりも低圧の場合にはバイオガス発生装置で発生したバイオガスを当該他の吸着貯蔵装置へ供給する制御を行う様に構成されている請求項２の高温型燃料電池システム。
【請求項５】
燃料ガス供給源及び供給系統を別途設け、供給系統にはバイオガス流量を計測する流量計測装置が介装されており、制御装置は、供給系統におけるバイオガス流量が閾値よりも減少した場合や、吸着貯蔵装置内の圧力が許容下限値よりも低圧の場合には、別途設けた燃料ガス供給源から別途設けた供給系統を介して燃料ガスを高温型燃料電池へ供給する制御を行う様に構成されている請求項２の高温型燃料電池システム。
【請求項６】
バイオガス発生装置内の圧力を計測する第３の圧力計測装置を設け、制御装置は、バイオガス発生装置内の圧力が負圧になった場合には圧縮装置を停止させる制御を行う様に構成されている請求項２の高温型燃料電池システム。
【請求項７】
高温型燃料電池の出力電圧を計測する電圧計測装置と、高温型燃料電池の出力電流を計測する電流計測装置と、高温型燃料電池の作動温度を計測する温度計測装置とを備えており、制御装置は、計測された出力電圧及び出力電流により決定される閾値よりも高温型燃料電池の出力電圧が低下した場合には高温型燃料電池を停止させ、高温型燃料電池の出力電圧が前記閾値以上である場合には、高温型燃料電池の作動温度が所定範囲よりも高温であれば高温型燃料電池の発電出力を低減させると共に燃料供給量を低減させ、高温型燃料電池の作動温度が所定範囲よりも低温であれば高温型燃料電池の発電出力及び／又は高温型燃料電池への燃料供給量を増加させる制御を行う様に構成されている請求項２の高温型燃料電池システム。
【請求項８】
高温型燃料電池の出力電圧を計測する電圧計測装置と、高温型燃料電池の出力電流を計測する電流計測装置と、高温型燃料電池の作動温度を計測する温度計測装置とを備えており、制御装置は、計測された出力電圧及び出力電流により決定される閾値よりも高温型燃料電池の出力電圧が低下した場合には高温型燃料電池を停止させ、高温型燃料電池の出力電圧が前記閾値以上である場合には、高温型燃料電池の作動温度が所定範囲よりも高温であれば高温型燃料電池に供給される空気量を増加し、高温型燃料電池の作動温度が所定範囲よりも低温であれば高温型燃料電池に供給される空気量を減少する制御を行う様に構成されている請求項２、７の何れかの高温型燃料電池システム。
【請求項９】
請求項２の高温型燃料電池システムの制御方法において、第１の圧力計測装置により吸着貯蔵装置内の圧力を計測し、吸着貯蔵装置内の圧力が許容上限値よりも高圧の場合には高温型燃料電池の発電出力或いは燃料消費量を増大させ、吸着貯蔵装置内の圧力が許容下限値よりも低圧の場合には高温型燃料電池の発電出力及び／又は燃料消費量を減少させ、吸着貯蔵装置内の圧力が閾値よりも低圧の場合には高温型燃料電池の運転を停止させることを特徴とする高温型燃料電池システムの制御方法。
【請求項１０】
請求項３の高温型燃料電池システムの制御方法において、第１の圧力計測装置により吸着貯蔵装置内の圧力を計測し、吸着貯蔵装置内の圧力が許容上限値よりも高圧で且つ高温型燃料電池の発電出力を増大させることが出来ない場合に、バイオガスを燃焼装置に供給して燃焼することを特徴とする高温型燃料電池システムの制御方法。
【請求項１１】
請求項４の高温型燃料電池システムの制御方法において、第１の圧力計測装置により吸着貯蔵装置内の圧力を計測し、吸着貯蔵装置内の圧力が許容上限値よりも高圧であれば高温型燃料電池の発電出力が増加できるか否かを判断し、増加できる場合には高温型燃料電池の発電出力を増大し、高温型燃料電池の発電出力が増大出来なければ他の吸着貯蔵装置内の圧力を計測し、当該他の吸着貯蔵装置内の圧力が許容上限値よりも低圧の場合にはバイオガス発生装置で発生したバイオガスを当該他の吸着貯蔵装置へ供給することを特徴とする高温型燃料電池システムの制御方法。
【請求項１２】
請求項５の高温型燃料電池システムの制御方法において、流量計測装置により供給系統におけるバイオガス流量を計測し、供給系統におけるバイオガス流量が閾値よりも減少した場合や、吸着貯蔵装置内の圧力が許容下限よりも低圧の場合には、別途設けた燃料ガス供給源から別途設けた供給系統を介して燃料ガスを高温型燃料電池へ供給することを特徴とする高温型燃料電池システムの制御方法。
【請求項１３】
請求項６の高温型燃料電池システムの制御方法において、第３の圧力計測装置によりバイオガス発生装置内の圧力を計測し、バイオガス発生装置内の圧力が負圧になった場合には圧縮装置を停止させることを特徴とする高温型燃料電池システムの制御方法。
【請求項１４】
請求項７の高温型燃料電池システムの制御方法において、電圧計測装置により高温型燃料電池の出力電圧を計測し、計測された出力電圧及び出力電流により決定される閾値よりも高温型燃料電池の出力電圧が低下した場合には高温型燃料電池を停止させ、高温型燃料電池の出力電圧が前記閾値以上である場合には温度計測装置により高温型燃料電池の作動温度を計測し、高温型燃料電池の作動温度が所定範囲よりも高温であれば高温型燃料電池の発電出力を低減させると共に燃料供給量を低減させ、高温型燃料電池の作動温度が所定範囲よりも低温であれば高温型燃料電池の発電出力及び／又は高温型燃料電池への燃料供給量を増加させることを特徴とする高温型燃料電池システムの制御方法。
【請求項１５】
請求項８の高温型燃料電池システムの制御方法において、電圧計測装置により高温型燃料電池の出力電圧を計測し、計測された出力電圧及び出力電流により決定される閾値よりも高温型燃料電池の出力電圧が低下した場合には高温型燃料電池を停止させ、高温型燃料電池の出力電圧が前記閾値以上である場合には温度計測装置により高温型燃料電池の作動温度を計測し、高温型燃料電池の作動温度が所定範囲よりも高温であれば高温型燃料電池に供給される空気量を増加し、高温型燃料電池の作動温度が所定範囲よりも低温であれば高温型燃料電池に供給される空気量を減少することを特徴とする高温型燃料電池システムの制御方法。
【請求項１６】
請求項８の高温型燃料電池システムの制御方法において、電圧計測装置により高温型燃料電池の出力電圧を計測し、計測された出力電圧及び出力電流により決定される閾値よりも高温型燃料電池の出力電圧が低下した場合には高温型燃料電池を停止させ、高温型燃料電池の出力電圧が前記閾値以上である場合には温度計測装置により高温型燃料電池の作動温度を計測し、高温型燃料電池の作動温度が所定範囲よりも高温であれば温型燃料電池の発電出力を低減させ且つ燃料供給量を低減させると共に、高温型燃料電池に供給される空気量を増加し、高温型燃料電池の作動温度が所定範囲よりも低温であれば高温型燃料電池の発電出力及び／又は高温型燃料電池への燃料供給量を増加させると共に、高温型燃料電池に供給される空気量を減少することを特徴とする高温型燃料電池システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）や、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）の様に、作動温度が高温である燃料電池、いわゆる「高温型燃料電池」に関する。より詳細には、バイオマスから発生するバイオガスを燃料として利用可能な高温型燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオガス（メタン発酵ガス、消化ガス）の代表的な組成は、メタンが５０％〜８０％、ＣＯ２が２０％〜５０％であって、組成は一定ではない。
バイオガスは、ガスエンジンの発電で利用する場合が多い。然るに、ガスエンジンは燃料の性質の変化（組成の変化）に対応し難い。
【０００３】
従来、ガスエンジンの燃料供給系における貯蔵手段としては、「液化」方式と、「圧縮」方式の２種類がある。
液化方式を用いた場合は、導入、運用コストが高いが、スペースを節約することが出来る。一方、圧縮方式を用いた場合は、導入コストは安価であるが、液化方式を用いた場合に比較して大きなスペースが必要となる。
【０００４】
バイオガスを燃料とするガスエンジンシステムにおいては、例えば図２５に示すように、吸着貯蔵手段で溜めた燃料ガスを、ガスエンジンに供給するものが、従来から存在する。
【０００５】
図２５のガスエンジンシステムは、コンプレッサ１と、除湿・微量成分除去装置２と、メタン濃縮装置Ｃと、貯蔵容器３と、熱量調整装置Ｄと、ガスエンジンＥとで構成されている。
【０００６】
燃料であるバイオガスは、コンプレッサ１に吸引され、圧縮されて除湿・微量成分除去装置２に圧送される。除湿・微量成分除去装置２に圧送されたバイオガスは除湿され、アンモニアや硫化水素等の不純物が除去され、メタン濃縮装置Ｃに送られる。コンプレッサ１による圧縮と、除湿・微量成分除去装置２における除湿、微量成分除去の順序を入れ替えても良い。また、除湿を行う装置と、微量成分除去を行う装置とは、必ずしも一体でなくても良い。
メタン濃縮装置Ｃに送られたメタンガスは、濃縮されてメタン濃度が上昇した状態で貯蔵容器３に送られて、貯蔵容器３に貯蔵される。ただし、メタンの濃縮は、必須工程では無い。
前述したように、バイオガス（メタン発酵ガス、消化ガス）の組成は一定ではない。そのために、ガスエンジンＥの稼動時には、熱量調整装置Ｄにおいて、貯蔵容器３から放出（脱着）されたバイオガスに、都市ガス（１３Ａガス等）が混合され、熱量を調整した後に、ガスエンジンＥに供給される。
【０００７】
ここで貯蔵容器３では、ＣＯ２は吸着し易くて、メタンは吸着し難い。ガスを放出する際（脱着時）には、吸着し難い物質（メタン）から脱着されるので、脱着に際しては、初期にメタンが脱着され、メタン濃度が高くなる。そのため、脱着の初期と終期とでは、メタン濃度は１５％程度まで変化する。
【０００８】
しかし、メタン濃度が変動すると、ガスエンジンでは悪影響がでる。具体的には、運転が不安定となり、効率が低下する。また、空燃比が変化して排気ガスが悪化する。更に、エンジンの寿命にも悪影響を及ぼしてしまう。
【０００９】
そのため、従来技術では、ガスを消費する機器としてガスエンジンＥを使用する場合には、図２５で示す様に、都市ガス（１３Ａガス等）とバイオガスとの混焼で対応している例が多い。
都市ガス（１３Ａガス等）とバイオガスとを混焼する場合には、ガスの熱量調整が必要となる。図２２において、熱量調整装置Ｄは、係る熱量調整のために設けられている。
【００１０】
その他の従来技術の一つとして、ビール工場内の排水を原料とするバイオガス燃料電池システムにおいて、有害成分の硫黄、アンモニア等を除去する設備を備え、有毒ガスの濃度が高くなると供給ガス量を調節し、有害成分の濃度上昇を防ぐ技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
しかし、係る従来技術（特許文献１）では、バイオガス中の二酸化炭素等の不純物を除去するため、ガスの濃度を常時監視し、発電装置に供給するガス量を調整することが必要となる。また、それぞれの不純物（例えば、アンモニア、硫化水素等）を除去する設備も必要となる。
【００１２】
その他の従来技術として、バイオガスを溜めるためにガスホルダを用い、ガスの残量が下限設定値を下回った場合に、燃料電池の出力を下限設定値まで自動的に減少させ、燃料切れを回避する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１３】
しかし、この技術（特許文献２）では、圧縮貯蔵型のガスホルダは容積が大きく、初期の設備投資が嵩んでしまう、という問題を抱えている。
【００１４】
さらにその他の従来技術として、下水汚泥から発生するバイオガスに含まれる炭酸ガスを、ゼオライト膜を用いて除去し、メタン濃縮したガスを吸着貯蔵層で貯蔵する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１５】
しかし、係る従来技術（特許文献３）では、発電に関する開示が存在せず、その上、二酸化炭素除去のメタン濃縮工程が必要となる。
【００１６】
別の従来技術として、バイオガスの吸着貯蔵に関する技術が提案されている（例えば、特許文献４参照）。この従来技術では、硫化水素と水分を除去した後、残った二酸化炭素とメタンの混合ガスを吸着貯蔵するものである。
【００１７】
しかし、その様な従来技術（特許文献４）では、貯蔵したバイオガスの利用時に、熱量の調整を必要とする。また、微量成分（例えば、硫黄、アンモニア等）の除去工程も必要となる。
【００１８】
ここで、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）や、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）は、メタンを燃料として発電することができるため、メタンを水素へ改質するための貴金属触媒が不要となる。また一酸化炭素を燃料とすることができるため、一酸化炭素を除去するための触媒や、反応設備が不要となる。
【特許文献１】特開２０００−９０９５３
【特許文献２】特開２００５−１２９３０４
【特許文献３】特開２００６−１１２４８８
【特許文献４】特開２００１−２１４１７５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
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、バイオガスを燃料として供給する際の貯蔵や、組成変動に関する問題を解消することが出来る様な高温型燃料電池システム及びその制御方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の高温型燃料電池システムは、（固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）や、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）の様な）高温型燃料電池（４）と、バイオマスからバイオガスを発生するバイオガス発生装置（１９：醗酵槽）と、バイオガス発生装置（１９）で発生したバイオガスを高温型燃料電池（４）へ供給する供給系統（Ｌ）とを有しており、バイオガスを吸着して貯蔵する吸着貯蔵装置（吸着貯蔵容器３）と、吸着貯蔵装置（３）にバイオガスを加圧して供給する圧縮装置（コンプレッサ１）とを、供給系統（Ｌ）に介装したことを特徴としている（請求項１）。
【００２１】
ここで、吸着貯蔵装置（３）は吸着材を充填しており、吸着材としては、例えば活性炭、ゼオライト、有機金属錯体、メソポーラスシリカ等が好ましい。
前記供給系（Ｌ）は分岐ライン（Ｌｂ）を有しており、該分岐ライン（Ｌｂ）は都市ガスの供給系統（都市ガスのガス管Ｌｃ）に接続されているのが好ましい（図２２）。
【００２２】
本発明の高温型燃料電池システムにおいて、吸着貯蔵装置（吸着貯蔵容器３）内の圧力を計測する第１の圧力計測装置（圧力センサ５）と、制御装置（コントロールユニット７）とを有しており、制御装置（７）は、吸着貯蔵装置（３）内の圧力（５Ｐ）が許容上限値（Ｐ１）よりも高圧の場合には高温型燃料電池（４）の発電出力或いは燃料消費量を増大させ、吸着貯蔵装置（３）内の圧力（５Ｐ）が許容下限値（Ｐ２）よりも低圧の場合には高温型燃料電池（４）の発電出力及び／又は燃料消費量を減少させ、吸着貯蔵装置（３）内の圧力（５Ｐ）が閾値（Ｐ３：許容下限値Ｐ２よりも低圧の値）よりも低圧の場合には高温型燃料電池（４）の運転を停止させる制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項２：図２、図３）。
【００２３】
係る高温型燃料電池システム（請求項２の高温型燃料電池システム）の制御方法は、（請求項２の高温型燃料電池システムの制御方法において、）第１の圧力計測装置（圧力センサ５）により吸着貯蔵装置（吸着貯蔵容器３）内の圧力を計測し、吸着貯蔵装置（３）内の圧力（５Ｐ）が許容上限値（Ｐ１）よりも高圧の場合（Ｓ１がＹＥＳ）には高温型燃料電池（４）の発電出力或いは燃料消費量を増大させ（Ｓ３、Ｓ４）、吸着貯蔵装置（３）内の圧力（５Ｐ）が許容下限値（Ｐ２）よりも低圧の場合（Ｓ２がＹＥＳ）には高温型燃料電池（４）の発電出力及び／又は燃料消費量を減少させ（Ｓ９）、吸着貯蔵装置（３）内の圧力が閾値（Ｐ３）よりも低圧の場合（Ｓ３がＹＥＳ）には高温型燃料電池（４）の運転を停止させる（Ｓ８）のが好ましい（請求項９：図２、図３）
【００２４】
また、本発明の高温型燃料電池システムにおいて、バイオガスを燃焼する燃焼装置（ボイラー３１）を有し、燃焼装置（３１）は吸着貯蔵装置（吸着貯蔵容器３）と並列に供給系統（Ｌ）に介装されており、制御装置（７）は、吸着貯蔵装置（３）内の圧力（５Ｐ）が許容上限値（Ｐ１）よりも高圧で且つ高温型燃料電池（４）の発電出力を増大させることが出来ない場合に、バイオガスを燃焼装置（３１）に供給する制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項３：図４、図５）。
【００２５】
係る高温型燃料電池システム（請求項３の高温型燃料電池システム）の制御方法において、第１の圧力計測装置（圧力センサ５）により吸着貯蔵装置（吸着貯蔵容器３）内の圧力（５Ｐ）を計測し、吸着貯蔵装置（３）内の圧力（５Ｐ）が許容上限値（Ｐ１）よりも高圧で（Ｓ１１がＹＥＳ）且つ高温型燃料電池（４）の発電出力を増大させることが出来ない場合（Ｓ１２がＮＯ）に、バイオガスを燃焼装置（３１）に供給して燃焼する（Ｓ１４）のが好ましい（請求項１０：図４、図５）。
【００２６】
或いは、本発明の高温型燃料電池システムにおいて、吸着貯蔵装置（３、３２）を複数（例えば２個）設け、制御装置（７）は、吸着貯蔵装置（３）内の圧力（５Ｐ）が許容上限値（Ｐ１）よりも高圧であれば、高温型燃料電池（４）の発電出力を増大し、高温型燃料電池（４）の発電出力が増大出来ず且つ他の吸着貯蔵装置（３２）内の圧力（１０Ｐ：圧力センサ１０で計測）が許容上限値（Ｐ１）よりも低圧の場合にはバイオガス発生装置（１９）で発生したバイオガスを当該他の吸着貯蔵装置（３２）へ供給する制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項４：図６、図７）。
【００２７】
係る高温型燃料電池システム（請求項４の高温型燃料電池システム）の制御方法において、第１の圧力計測装置（圧力センサ５）により吸着貯蔵装置（吸着貯蔵容器３）内の圧力（５Ｐ）を計測し（Ｓ２１）、吸着貯蔵装置（３）内の圧力（５Ｐ）が許容上限値（Ｐ１）よりも高圧であれば（Ｓ２１がＹＥＳ）高温型燃料電池（４）の発電出力が増加できるか否かを判断し（Ｓ２２）、増加できる場合には（Ｓ２２がＹＥＳ）高温型燃料電池（４）の発電出力を増大し（Ｓ２３）、高温型燃料電池（４）の発電出力が増大出来なければ（Ｓ２２がＮＯ）他の吸着貯蔵装置（３２）内の圧力（１０Ｐ）を（圧力センサ１０により）計測し（ステップＳ２４）、当該他の吸着貯蔵装置（３２）内の圧力（１０Ｐ）が許容上限値（Ｐ１）よりも低圧の場合（Ｓ２４がＮＯ）にはバイオガス発生装置（１９）で発生したバイオガスを当該他の吸着貯蔵装置（３２）へ供給する（Ｓ２６）のが好ましい（請求項１１：図６、図７）。
【００２８】
さらに本発明の高温型燃料電池システムは、燃料ガス供給源（タンク１５、配管で連通している都市ガスのガス管Ｌｃ）及び供給系統（Ｌ１５、Ｌｂｃ）を別途設け、供給系統（Ｌ）にはバイオガス流量を計測する流量計測装置（流量制御装置６）が介装されており、制御装置（７）は、供給系統（Ｌ）におけるバイオガス流量（Ｆ６）が閾値（Ｆｓ）よりも減少した場合や、吸着貯蔵装置（３）内の圧力（５Ｐ）が許容下限値（Ｐ２）よりも低圧の場合には別途設けた燃料ガス供給源（１５、Ｌｃ）から別途設けた供給系統（Ｌ１５、Ｌｂｃ）を介して燃料ガスを高温型燃料電池（４）へ供給する制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項５：図１０〜図１２）。
【００２９】
その様な高温型燃料電池システム（請求項５の高温型燃料電池システム）の制御方法において、流量計測装置（流量制御装置６）により供給系統におけるバイオガス流量（Ｆ６）を計測し、供給系統におけるバイオガス流量（Ｆ６）が閾値（Ｆｓ）よりも減少した場合や、吸着貯蔵装置（３）内の圧力（５Ｐ）が許容下限値（Ｐ２）よりも低圧（Ｓ６１がＹＥＳ）の場合には別途設けた燃料ガス供給源（タンク１５、ガス管Ｌｃ）から別途設けた供給系（Ｌ１５、Ｌｂｃ）を介して燃料ガスを高温型燃料電池（４）へ供給する（Ｓ６２）のが好ましい（請求項１２：図１０〜図１２）。
【００３０】
そして、本発明の高温型燃料電池システムは、バイオガス発生装置（１９）と連通する圧縮装置（コンプレッサ１）を供給系統（Ｌ）に介装し、バイオガス発生装置（１９）内の圧力を計測する第３の圧力計測装置（圧力センサ１６）を設け、制御装置（７）は、バイオガス発生装置（１９）内の圧力（Ｐ１６）が負圧になった場合には圧縮装置（コンプレッサ１）を停止させる制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項６：図１３、図１４）。
【００３１】
係る高温型燃料電池システム（請求項６の高温型燃料電池システム）の制御方法において、第３の圧力計測装置（圧力センサ１６）によりバイオガス発生装置（１９）内の圧力（Ｐ１６）を計測し、バイオガス発生装置（１９）内の圧力（Ｐ１６）が負圧になった場合（ステップＳ７１がＹＥＳ）には圧縮装置（コンプレッサ１）を停止させる（ステップＳ７２）のが好ましい（請求項１３：図１３、図１４）。
ただし、コンプレッサの頻繁な再起動を避けるため、停止時から始動までにインターバルをおく場合もある。
【００３２】
これに加えて、本発明の高温型燃料電池システムは、高温型燃料電池（４）の出力電圧（Ｖ）を計測する電圧計測装置（ＳＯＦＣ計測・制御装置８）と、高温型燃料電池（４）の出力電流を計測する電流計測装置（ＳＯＦＣ計測・制御装置８）と、高温型燃料電池（４）の作動温度を計測する温度計測装置（温度センサ１８）とを備えており、制御装置（７）は、計測された出力電圧（Ｖ）及び出力電流により決定される閾値（Ｖ１）よりも高温型燃料電池（４）の出力電圧（Ｖ）が低下した場合には高温型燃料電池（４）を停止させ、高温型燃料電池（４）の出力電圧（Ｖ）が前記閾値（Ｖ１）以上である場合には、高温型燃料電池（４）の作動温度（Ｔ）が所定範囲よりも高温であれば（Ｔ＞Ｔｍａｘであれば）高温型燃料電池（４）の発電出力を低減させると共に燃料供給量を低減させ、高温型燃料電池（４）の作動温度（Ｔ）が所定範囲よりも低温であれば（Ｔ＜Ｔｍｉｎであれば）高温型燃料電池（４）の発電出力及び／又は高温型燃料電池（４）への燃料供給量を増加させる制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項７：図１５、図１６）。
ここで、「高温型燃料電池（４）の発電出力及び／又は高温型燃料電池（４）への燃料供給量を増加させる制御」なる文言は、高温型燃料電池（４）の発電出力及び高温型燃料電池（４）への燃料供給量を共に増加させる制御と、高温型燃料電池（４）への燃料供給量を変化させずに高温型燃料電池（４）の発電出力のみを増加させる制御と、高温型燃料電池（４）の発電出力を変化させずに高温型燃料電池（４）への燃料供給量のみを増加させる制御を包含している。
【００３３】
係る高温型燃料電池システム（請求項７の高温型燃料電池システム）の制御方法において、電圧計測装置（ＳＯＦＣ計測・制御装置８）により高温型燃料電池（４）の出力電圧（Ｖ）を計測し、計測された出力電圧及び出力電流により決定される閾値（Ｖ１）よりも高温型燃料電池（４）の出力電圧（Ｖ）が低下した場合（Ｓ８１がＹＥＳ）には高温型燃料電池（４）を停止させ（Ｓ８８）、高温型燃料電池（４）の出力電圧（Ｖ）が前記閾値（Ｖ１）以上である場合（Ｓ８１がＮＯ）には温度計測装置（温度センサ１８）により高温型燃料電池（４）の作動温度（Ｔ）を計測し、高温型燃料電池（４）の作動温度（Ｔ）が所定範囲よりも高温であれば（Ｓ８３で「Ｔ＞Ｔｍａｘ」）高温型燃料電池（４）の発電出力を低減させると共に燃料供給量を低減させ（Ｓ８６）、高温型燃料電池（４）の作動温度（Ｔ）が所定範囲よりも低温であれば（Ｓ８３で「Ｔ＜Ｔｍｉｎ」）高温型燃料電池（４）の発電出力及び／又は高温型燃料電池（４）への燃料供給量を増加する（Ｓ８４）のが好ましい（請求項１４：図１５、図１６）。
ここで、「高温型燃料電池（４）の発電出力及び／又は高温型燃料電池（４）への燃料供給量を増加する」という文言は、高温型燃料電池（４）の発電出力及び高温型燃料電池（４）への燃料供給量を共に増加させることと、高温型燃料電池（４）への燃料供給量を変化させずに高温型燃料電池（４）の発電出力のみを増加させることと、高温型燃料電池（４）の発電出力を変化させずに高温型燃料電池（４）への燃料供給量のみを増加させることを包含している。
【００３４】
或いは、本発明の高温型燃料電池システムは、高温型燃料電池（４）の出力電圧（Ｖ）を計測する電圧計測装置（ＳＯＦＣ計測・制御装置８）と、高温型燃料電池（４）の出力電流を計測する電流計測装置（ＳＯＦＣ計測・制御装置８）と、高温型燃料電池（４）の作動温度を計測する温度計測装置（温度センサ１８）とを備えており、制御装置（７）は、計測された出力電圧（Ｖ）及び出力電流により決定される閾値（Ｖ１）よりも高温型燃料電池（４）の出力電圧（Ｖ）が低下した場合には高温型燃料電池（４）を停止させ、高温型燃料電池（４）の出力電圧（Ｖ）が前記閾値（Ｖ１）以上である場合には、高温型燃料電池（４）の作動温度（Ｔ）が所定範囲よりも高温であれば（Ｔ＞Ｔｍａｘであれば）高温型燃料電池（４）に供給される空気量を増加し、高温型燃料電池（４）の作動温度（Ｔ）が所定範囲よりも低温であれば（Ｔ＜Ｔｍｉｎであれば）高温型燃料電池（４）に供給される空気量を減少する制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項８：図１７、図１８）。
【００３５】
ここで、係る高温型燃料電池システム（請求項８の高温型燃料電池システム）を請求項７の高温型燃料電池システムと組み合わせた場合には（請求項８が請求項７を引用するのであれば）、高温型燃料電池（４）の作動温度（Ｔ）が所定範囲よりも高温であれば（Ｔ＞Ｔｍａｘであれば）高温型燃料電池（４）の発電出力を低減させ且つ燃料供給量を低減させると共に、高温型燃料電池（４）に供給される空気量を増加し、高温型燃料電池（４）の作動温度（Ｔ）が所定範囲よりも低温であれば（Ｔ＜Ｔｍｉｎであれば）高温型燃料電池（４）の発電出力及び／又は高温型燃料電池（４）への燃料供給量を増加させると共に、高温型燃料電池（４）に供給される空気量を減少する制御を行う様に構成される（図１９）。
【００３６】
また、係る高温型燃料電池システム（請求項８の高温型燃料電池システム）の制御方法において、電圧計測装置（ＳＯＦＣ計測・制御装置８）により高温型燃料電池（４）の出力電圧（Ｖ）を計測し、計測された出力電圧及び出力電流により決定される閾値（Ｖ１）よりも高温型燃料電池（４）の出力電圧（Ｖ）が低下した場合（Ｓ８１がＹＥＳ）には高温型燃料電池（４）を停止させ（Ｓ８８）、高温型燃料電池（４）の出力電圧（Ｖ）が前記閾値（Ｖ１）以上である場合（Ｓ８１がＮＯ）には温度計測装置（温度センサ１８）により高温型燃料電池（４）の作動温度（Ｔ）を計測し、高温型燃料電池（４）の作動温度（Ｔ）が所定範囲よりも高温であれば（Ｓ８３で「Ｔ＞Ｔｍａｘ」）高温型燃料電池（４）に供給される空気量を増加し（Ｓ８６Ａ）、高温型燃料電池（４）の作動温度（Ｔ）が所定範囲よりも低温であれば（Ｓ８３で「Ｔ＜Ｔｍｉｎ」）高温型燃料電池（４）に供給される空気量を減少する（Ｓ８４Ａ）のが好ましい（請求項１５：図１７、図１８）。
【００３７】
或いは、係る高温型燃料電池システム（請求項８の高温型燃料電池システム）の制御方法において、電圧計測装置（ＳＯＦＣ計測・制御装置８）により高温型燃料電池（４）の出力電圧（Ｖ）を計測し、計測された出力電圧及び出力電流により決定される閾値（Ｖ１）よりも高温型燃料電池（４）の出力電圧（Ｖ）が低下した場合（Ｓ８１がＹＥＳ）には高温型燃料電池（４）を停止させ（Ｓ８８）、高温型燃料電池（４）の出力電圧（Ｖ）が前記閾値（Ｖ１）以上である場合（Ｓ８１がＮＯ）には温度計測装置（温度センサ１８）により高温型燃料電池（４）の作動温度（Ｔ）を計測し、高温型燃料電池（４）の作動温度（Ｔ）が所定範囲よりも高温であれば（Ｔ＞Ｔｍａｘであれば）高温型燃料電池（４）の発電出力を低減させ且つ燃料供給量を低減させると共に、高温型燃料電池（４）に供給される空気量を増加し（Ｓ８６Ｂ）、高温型燃料電池（４）の作動温度（Ｔ）が所定範囲よりも低温であれば（Ｔ＜Ｔｍｉｎであれば）高温型燃料電池（４）の発電出力及び／又は高温型燃料電池（４）への燃料供給量を増加させると共に、高温型燃料電池（４）に供給される空気量を減少する（Ｓ８６Ｂ）のが好ましい（請求項１６：図１９）。
【００３８】
本発明において、高温型燃料電池（４）の熱量がバイオガス発生装置（１９）に供給され、バイオガス発生装置（１９）の内部の温度を所定温度（例えば、５５℃前後）に保持するように構成されているのが好ましい。
【００３９】
また本発明において、バイオガス発生装置（１９）は残渣受け装置（１７）を有し、高温型燃料電池（４）の排熱が残渣受け装置（１７）に供給されて、バイオガス発生装置（１９）からの残渣を乾燥するように構成されているのが好ましい（図２０）。
【００４０】
さらに、本発明において、制御装置（７）と管理部署及び／又は保安部署（２０）とを接続する通信システム（Ｌｔ）が設けられており、制御装置（７）が異常を判断すると、その旨が通信システム（Ｌｔ）を介して管理部署及び／又は保安部署（２０）に伝達される様に構成されているのが好ましい（図２１）。
【００４１】
これに加えて、本発明において、高温型燃料電池（４）にはＣＯ２改質システム（４５）が組み込まれているのが好ましい（図２３）。
ここで、ＣＯ２改質システムは、水蒸気を用いたメタンの改質（水蒸気改質）を行う一般的なシステムではなく、ＣＯ２を用いてメタンを改質するシステムである。
【発明の効果】
【００４２】
上述する構成を具備する本発明によれば、燃料電池として、高温型燃料電池、すなわち固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）を用いているため、高分子電解質型燃料電池（ＰＥＦＣ）や、燐酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）等の燃料電池と異なり、一酸化炭素（ＣＯ）を燃料とすることができる。そのため、バイオガス中に含まれる一酸化炭素の除去が不要となる。
同様にバイオガス中に含まれる二酸化炭素（ＣＯ２）は発電に害を為さないので、二酸化炭素除去（メタン濃縮）工程が不要となる。
【００４３】
高温型燃料電池、特に固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、二酸化炭素（ＣＯ２）の変動に強く、供給された気体中の二酸化炭素濃度が変動しても破損し難い。
そして、プロセス簡略化による設備のコンパクト化が図れる。
【００４４】
また、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）の様な高温型燃料電池は、燃料ガスの組成が常に一定であることは求められず、組成が変動しても装置側で出力を変動させることで対応が可能である。従って、組成が常時変動しやすいバイオガスを燃料ガスとして用いても、例えばガスエンジン（４）を用いる場合に必要な都市ガス１３Ａとの混合及び熱量調整を行わずに運転することが可能になる。
【００４５】
本発明では、燃料ガスとして用いられるバイオガスを貯蔵するのに吸着貯蔵容器（３）を用いている。ここで、吸着貯蔵容器（３）は、容器内に吸着材が内蔵されており、バイオガスを、圧力をかけて容器に収容することによってバイオガスをコンパクトに貯蔵出来る。
そのため、本発明によれば、ガスホルダの容積が縮小でき、イニシャルコストの低減（設備費の削減）が図れる。
【００４６】
吸着貯蔵容器（３）は、バイオガスの貯蔵効率を向上させるが、ガスの成分により吸着力が異なるため、脱着ガスの組成変動抑制が課題である。すなわち、脱着開始時には、吸着材に吸着され難い成分の組成が大きくなり、脱着開始から時間が経過するに連れて、吸着材に吸着され易い成分の組成が大きくなる。
これに対して本発明では、燃料ガスを消費する設備として、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）のような高温型燃料電池を用いており、バイオガスの組成変動の主成分であるメタン（吸着材に吸着され難い成分）と、二酸化炭素（吸着され易い成分）の脱着における組成変動に対しても、ガスエンジンを用いる場合の様に、バイオガスを大幅に稀釈すること無く、対応することが可能である。従って、吸着貯蔵のメリットを十分に享受することができる。
【００４７】
ここで、バイオガスには、硫化水素が必ず含まれる。この硫化水素は吸着材に対して強固に吸着するので、吸着材から燃料ガスが脱着する際においても、硫化水素は吸着材から脱着しない。したがって、硫化水素は、吸着材を設けた箇所から高温型燃料電池（ＳＯＦＣ、ＭＣＦＣ）側には流れない。すなわち、バイオガスを吸着して貯蔵する本発明によれば、燃料電池に悪影響を及ぼす硫化水素が、十分な容量の吸着材を内蔵する吸着貯蔵容器（３）により確実に捕獲されるのである。ここで、硫化水素も吸着材に無限に吸着される訳ではないので、硫化水素の吸着量が限界を超える以前の段階で、吸着材を交換する必要がある。
【００４８】
また、吸着貯蔵容器（３）内の吸着材は、アンモニアや硫化水素等、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）に有害な微量成分を強く吸着する。そのため、圧縮貯蔵型のバッファタンクを用いた場合に比べ、吸着貯蔵容器（３）を有する本発明によれば、高温型燃料電池（ＳＯＦＣ、ＭＣＦＣ）に対する微量成分（アンモニアや硫化水素等）の影響を抑制することができる。従って、微量成分の除去設備の簡略化も可能となる。
【００４９】
本発明では、排熱温度が高い高温型燃料電池（ＳＯＦＣ、ＭＣＦＣ）を有しているので、高温型燃料電池の高温排熱を吸着貯蔵容器（３）に供給することによって、吸着貯蔵容器（３）からのガス脱着を促進することができる（図２１）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
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。添付図面において、同様な部材には同様な符号を用いて説明している。
先ず、図１を参照して第１実施形態を説明する。
【００５１】
図１において、システム全体を符号１０１で示す第１実施形態の高温型燃料電池システムは、コンプレッサ１と、除湿・微量成分除去装置２と、吸着貯蔵容器３と、高温作動型燃料電池４と、燃料の供給系統である燃料供給ラインＬとから構成されている。
図１の第１実施形態において、高温作動型燃料電池４としては、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）を用いている。以下、固体酸化物型燃料電池を「ＳＯＦＣ」と記載する。
【００５２】
燃料供給ラインＬは、ラインＬ１と、ラインＬ２と、流量調整弁Ｖｆを介装したラインＬ３とで構成されている。ラインＬ１は、コンプレッサ１と除湿・微量成分除去装置２とを接続している。ラインＬ２は、除湿・微量成分除去装置２と吸着貯蔵容器３とを接続している。ラインＬ３は、吸着貯蔵容器３とＳＯＦＣ４とを接続している。
【００５３】
燃料のバイオガスは、図示しないバイオガス発生装置（バイオガス醗酵槽）から供給されている。バイオガスはコンプレッサ１に吸引され、圧縮されて、ラインＬ１を経由して、除湿・微量成分除去装置２に送られる。除湿・微量成分除去装置２では、バイオガスは除湿され、微量の不純物（例えばアンモニアや硫化水素）が除去される。図示はされていないが、バイオガス発生装置（バイオガス醗酵槽）とコンプレッサ１との間に、バッファタンクを配置しても良い。
除湿・微量成分除去装置２は、省略することも可能であるが、装備してある方が好ましい。
燃料供給ラインＬに除湿・微量成分除去設備２を介装するのは、水分は、吸着材に悪影響があるからである。明確には図示されていないが、除湿・微量成分除去装置２の除湿は、例えば水分を冷却することにより脱水する冷却脱水式が採用されている。
【００５４】
除湿・微量成分除去設備２により除湿及び微量の不純物が除去されたバイオガスは、ラインＬ２を経由して吸着貯蔵容器３に送り込まれる。
吸着貯蔵装置３は吸着材を充填している。吸着材としては、例えば活性炭、ゼオライト、有機金属錯体、メソポーラスシリカ等が用いられる。
【００５５】
吸着貯蔵容器３に送り込まれたバイオガスは、吸着貯蔵容器３内に充填された吸着材に吸着されることによって、吸着貯蔵容器３内に貯蔵される。
ここで、ＳＯＦＣ４側が吸着貯蔵容器３よりも低圧であるので、吸着貯蔵容器３内に貯蔵されたバイオガスは、ＳＯＦＣ４側の低い圧力により吸引されて、（吸着貯蔵容器３内の）吸着材から脱着する。脱着したバイオガスは、流量調整弁Ｖｆで流量調整されて、ＳＯＦＣ４へ供給される。
図１には明示していないが、流量調整弁Ｖｆの上流側に圧力調整機構が設けられている。
【００５６】
ここで、吸着貯蔵容器３の吸着材は、燃料電池に悪影響を及ぼす硫化物等をよく吸着する。すなわち、除湿・微量成分除去設備２による脱硫が不完全でも、吸着貯蔵容器３の吸着材で脱硫が行われるので、ＳＯＦＣ４が硫化物により悪影響を被る恐れが少ない。
【００５７】
上述する構成を具備する図１の第１実施形態によれば、燃料電池として、ＳＯＦＣ４（固体酸化物型燃料電池）を用いているため、高分子電解質型燃料電池（ＰＥＦＣ）や、燐酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）等の燃料電池と異なり、一酸化炭素（ＣＯ）を燃料とすることができる。そのため、バイオガス中に含まれる一酸化炭素の除去が不要となる。
同様に、ＳＯＦＣ４（固体酸化物型燃料電池）であれば、バイオガス中に含まれる二酸化炭素（ＣＯ２）を除去する工程或いは設備（メタン濃縮）が不要となる。
【００５８】
ＳＯＦＣ４（固体酸化物型燃料電池）は、燃料の組成における二酸化炭素（ＣＯ２）の変動に強く、悪影響を受けない。
さらに、プロセス簡略化による設備のコンパクト化が図れる。
【００５９】
上述した様に、ＳＯＦＣは燃料の組成変動が生じても悪影響を受けることがないので、ＳＯＦＣ４を発電設備として用いることにより、ガスエンジン４を用いる場合に必要なガスの熱量調整、都市ガス（１３Ａガス等）との混焼に伴う各種調整が不要となるというメリットも存在する。
【００６０】
吸着貯蔵容器３には吸着材が内蔵されており、バイオガスを加圧して吸着せしめることにより、バイオガスは吸着貯蔵容器３に貯蔵される。これにより、バイオガスを圧縮貯蔵よりもコンパクトに貯蔵することが出来る。
図１においては、第１実施形態では、そのような吸着貯蔵容器３を用いることで、従来必要とされるガスホルダの設置に比較して、イニシャルコストの低減（設備費の削減）を図ることが出来る。
【００６１】
吸着貯蔵容器３は、バイオガスの貯蔵効率を向上させるが、ガスの成分により吸着力が異なるため、脱着ガスの組成変動抑制が課題となる。しかし、バイオガスを消費する設備としてＳＯＦＣ４を用いており、バイオガスの組成変動は問題とはならない。従って、図１の第１実施形態によれば、吸着貯蔵のメリットを十分に享受することができる。
【００６２】
さらに、バイオガスに包含される硫化水素は、吸着材が強固に吸着するので、吸着材から燃料ガスが脱着する際においても、硫化水素は吸着材から脱着し難い。したがって、硫化水素は、十分な容量の吸着材を内蔵する吸着貯蔵容器３で捕らえられ、ＳＯＦＣ４側には、殆ど流れないのである。
【００６３】
そして、吸着貯蔵容器３内の吸着材が、アンモニアや硫化水素等、ＳＯＦＣ４に有害な微量成分を強く吸着するため、圧縮貯蔵法によるバッファタンクを用いた場合に比較して、図１の第１実施形態では、ＳＯＦＣ４に対する微量成分の影響を抑制することができる。そのため、微量成分の除去設備も簡略化することが出来る。
【００６４】
図１では明示されていないが、ＳＯＦＣ４の高温排熱を利用して、吸着貯蔵容器３からのガス脱着を促進することも可能である。その詳細については、図２４の第１３実施形態において後述する。
【００６５】
図１では明示されていないが、ＳＯＦＣ４として、高電圧・低電流を特徴とする横縞型スタックを使用することで、低電流時の発生ガス量（バイオガス発生量）が少ない時（低出力時）にも運転を続けることが可能である。すなわち、低出力運転が可能となる。そのように構成すれば、蓄電池を用いる場合に有利である。
【００６６】
次に、図２、図３を参照して第２実施形態を説明する。
図２において、全体を符号１０２で示す高温型燃料電池システム（第２実施形態に係る高温型燃料電池システム）は、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐに応答して、ＳＯＦＣ４の運転を制御するように構成された実施形態である。
【００６７】
図２において、コンプレッサ１の上流側（図２の左側）には、バイオガス発生装置（バイオガス醗酵槽）１９が設けられ、バイオガス発生装置１９とコンプレッサ１とは、ラインＬ０で接続されている。
吸着貯蔵容器３には圧力センサ５が取り付けられている。
吸着貯蔵容器３とＳＯＦＣ４とを接続するラインＬ３には、流量制御装置６が介装されており、流量制御装置６は、図１の第１実施形態の流量調整弁Ｖｆと同様の機能を有する。
【００６８】
コントローラ７には、入力信号ラインＳｉを介して圧力センサ５の計測結果が入力される。そして、コントローラ７と流量制御装置６は制御信号ラインＳｏにより接続されており、コントローラ７とＳＯＦＣ計測・制御装置８は信号ラインＳｃにより接続されている。
ＳＯＦＣ４の運転状態を計測し、ＳＯＦＣ４の運転を直接制御するＳＯＦＣ計測・制御装置８が、ＳＯＦＣ４に設置されている。
【００６９】
コントローラ７には、圧力センサ５で計測された吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが入力される。そして、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容上限値Ｐ１よりも高圧となったならば、流量制御装置６を操作して、ＳＯＦＣ４への燃料供給量を増やす。より詳細には、コントローラ７は、ＳＯＦＣ４の出力増大が可能であれば、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作して、ＳＯＦＣ４の発電出力を増加する。ＳＯＦＣ４の出力増大が出来ない場合には、ＳＯＦＣ４における燃料ガス消費量を増加する。
ここで、許容上限値Ｐ１は許容上限値であり、例えば、
Ｐ１＝容器の耐圧Ｐｍａｘ×Ｒ%
なる式で表現される。「Ｒ（％）」は、例えば、安全率の逆数などを用いるのが好ましい。
【００７０】
また、コントローラ７は、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容下限値Ｐ２より小さく、閾値Ｐ３より大きくなった時に、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作して出力を低下し、流量制御装置６を操作して燃料供給量を減らす制御を行う。そして、コントローラ７は、圧力５Ｐが閾値Ｐ３より小さくなった時には、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作してＳＯＦＣ４を停止させる。
ここで、許容下限値Ｐ２は許容下限値であり、所定時間で閾値Ｐ３になる圧力であり、閾値Ｐ３は、安全にＳＯＦＣ４を停止するのに必要な圧力である。
【００７１】
上述した通り、図２、図３の実施形態では、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが高圧となり過ぎてしまわない様に、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐをパラメータとする制御を行っている。コンプレッサ１により、バイオガスを加圧して吸着調蔵容器３側へ供給しているため、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが昇圧してしまう可能性があることによる。
バイオガス発生量を増加させるためにバイオガス発生装置１９の内圧を上げると、バイオガス発生装置１９内の細菌や微生物が死滅してしまう恐れがあり、細菌や微生物により生成されるバイオガスが発生しなくなってしまう。係る事態を回避するため、コンプレッサ１により、バイオガス発生装置１９で発生したバイオガスを吸入するのである。
【００７２】
図３に基づいて、第２実施形態の燃料電池システム１０２の運転制御を説明する。
図３において、圧力センサ５により吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐを計測し、計測された吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容上限値Ｐ１を超えているか否かを判断する（ステップＳ１）。
【００７３】
吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容上限値Ｐ１を超えていれば（ステップＳ１がＹＥＳ）、ステップＳ２に進む。吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容上限値Ｐ１以下であれば（ステップＳ１がＮＯ）、ステップＳ５に進む。
【００７４】
ステップＳ２では、出力増加が可能であるか否かを判断する。出力増加が可能であれば（ステップＳ２がＹＥＳ）、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作して出力を増加して（ステップＳ３）、ステップＳ１に戻る。
出力増加が不可能であれば（ステップＳ２がＮＯ）、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作して出力を一定に保ち、それと共に、流量制御装置６を操作して燃料供給量を増加し（ステップＳ４）、バイオガス（燃料ガス）をＳＯＦＣ４で消費させて、ステップＳ１に戻る。
【００７５】
ステップＳ５（圧力５Ｐが許容上限値Ｐ１以下の場合）では、コントロールユニット７は、圧力５Ｐが許容下限値Ｐ２未満であるか否かを判断する。
圧力５Ｐが許容下限値Ｐ２未満であれば（ステップＳ５がＹＥＳ）、ステップＳ６に進む。圧力５Ｐが許容下限値Ｐ２以上であれば（ステップＳ５がＮＯ）、吸着貯蔵容器３内の圧力が許容上限値Ｐ１以下で且つ許容下限値Ｐ２以上であるので正常な範囲にあると判断する。そして、ＳＯＦＣ計測・制御装置８及び流量制御装置６を操作し、出力及び燃料供給量Ｆを維持（ステップ７）して、ステップＳ１以降を繰り返す。
【００７６】
ステップＳ６では、コントロールユニット７は、圧力５Ｐが閾値Ｐ３（所定時間で安全にＳＯＦＣ４を停止するのに必要な圧力）未満であるか否かを判断する。
圧力５Ｐが閾値Ｐ３未満であれば（ステップＳ６がＹＥＳ）、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作して、ＳＯＦＣ４を停止させ、吸着貯蔵容器３内の圧力５ＰがＳＯＦＣ４を停止するのに必要な圧力Ｐ３未満まで降圧した旨を、図示しない警報装置等によって所管部署に通報し（ステップＳ８）、制御を終了する。
圧力５Ｐが閾値Ｐ３以上であれば（ステップＳ６がＮＯ）、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作し、ＳＯＦＣ４の出力を低下させ、流量制御装置６を操作し、燃料供給量Ｆを減少させて（ステップＳ９）、ステップＳ５以下を繰り返す。
図２、図３の第２実施形態の上記以外の構成及び作用効果については、図１の第１実施形態と同様である。
【００７７】
次に、図４、図５を参照して第３実施形態を説明する。
図４において、全体を符号１０３で示す燃料電池システム（第３実施形態に係る燃料電池システム）は、吸着吸蔵容器３と並列に、ボイラー３１を設けている。
【００７８】
図４において、除湿・微量成分除去装置２と吸着貯蔵容器３を接続する燃料供給ラインＬ２に、分岐点Ｂを設けている。分岐点Ｂから分岐管Ｌｂが分岐しており、分岐管Ｌｂはボイラー３１に連通している。分岐管Ｌｂには、開閉弁９が介装されている。開閉弁９は、信号ラインＳｏｐ１を介して、コントロールユニット７からの開閉制御信号を受信する。
図４、図５の第３実施形態では、ＳＯＦＣ４の出力増大が不可能な時に、余分な燃料をボイラー３１で燃焼させている。
【００７９】
ＳＯＦＣ４へ過剰に燃料供給すると、適正な範囲よりも高温で運転されてしまい、ＳＯＦＣ４の寿命が短くなる恐れがある。
また、出力の増加に対応する負荷が無い場合には、出力を増大させることは不可能になる。蓄電池の様な電力を貯える設備がある場合や、系統電源との連携がなされている場合は、この限りではない。
それに対して、燃料電池システム１０３では、ＳＯＦＣ４の出力増大が不可能な時に、過剰分の燃料をラインＬ２から分岐管Ｌｂ側のボイラー３１へ供給して、当該過剰分の燃料をボイラー３１で燃焼する。
【００８０】
図４では明示されていないが、ボイラー３１で燃焼することによって生じた熱量（温度は５５℃前後）は、醗酵槽（バイオガス発生装置１９）の保温等に利用する様に構成することが可能である。
【００８１】
図５を参照して燃料電池システム１０３の運転制御を説明する。
図５において、圧力センサ５により吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐを計測し、計測された吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが、許容上限値Ｐ１を超えているか否かを判断する（ステップＳ１１）。
【００８２】
吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容上限値Ｐ１を超えていれば（ステップＳ１１がＹＥＳ）、ステップＳ１２に進む。圧力５Ｐが許容上限値Ｐ１以下であれば（ステップＳ１１がＮＯ）、ステップＳ１５に進む。
【００８３】
ステップＳ１２では、コントロールユニット７は、出力増加が可能であるか否かを判断する。出力増加が可能であれば（ステップＳ１２がＹＥＳ）、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作して出力を増加して（ステップＳ１３）、ステップＳ１１に戻る。
出力増加が不可能であれば（ステップＳ１２がＮＯ）、開閉弁９を開放して、余剰の燃料ガスを分岐管Ｌｂ側のボイラー３１へ供給して、ボイラー３１で消費させる（ステップＳ１４）。そして、ステップＳ１１に戻る。
【００８４】
ステップＳ１５（圧力５Ｐが許容上限値Ｐ１以下）では、コントロールユニット７は、開閉弁９を閉じた状態とし、圧力５Ｐが許容下限値Ｐ２未満であるか否かを判断する（ステップＳ１６）。
圧力５Ｐが許容下限値Ｐ２未満であれば（ステップＳ１６がＹＥＳ）、ステップＳ１７に進む。
圧力５Ｐが許容下限値Ｐ２以上であれば（ステップＳ１６がＮＯ）、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが適正であると判断して、ＳＯＦＣ計測・制御装置８及び流量制御装置６を操作し、出力及び燃料供給量Ｆを維持する（ステップＳ１８）。そして、ステップＳ１１に戻る。
【００８５】
ステップＳ１７では、コントロールユニット７は、圧力５Ｐが閾値Ｐ３（所定時間で安全にＳＯＦＣ４を停止するのに必要な圧力）未満であるか否かを判断する。
圧力５Ｐが閾値Ｐ３未満であれば（ステップＳ１７がＹＥＳ）、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作して、ＳＯＦＣ４を停止させ、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが閾値Ｐ３未満に降圧した旨を、図示しない警報装置等によって所管部署に通報し（ステップＳ１９）、制御を終了する。
圧力５Ｐが第３の所定値Ｐ３以上であれば（ステップＳ１７がＮＯ）、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作してＳＯＦＣ４の出力を低下し、流量制御装置６を操作して燃料供給量Ｆを減少して（ステップＳ２０）、ステップＳ１６に戻る。
図４、図５の第３実施形態における上記以外の構成及び作用効果は、図２、図３の第２実施形態と同様である。
【００８６】
次に、図６、図７を参照して第４実施形態を説明する。
図６において、全体を符号１０４で示す燃料電池システム（第４実施形態に係る燃料電池システム）は、吸着貯蔵容器を複数（図示の例では２個：３、３２）設けている。
【００８７】
図６において、燃料電池システム１０４は、ラインＬ２に分岐点Ｂを設け、ラインＬ３に合流点Ｇを設けている。分岐点Ｂと合流点Ｇは、バイパスラインＬｂによって接続されている。
バイパスラインＬｂには、第２の吸着貯蔵容器３２が介装されている。第２の吸着貯蔵容器３２には圧力センサ１０が取り付けられている。圧力センサ１０は、入力信号ラインＳｉによってコントロールユニット７と接続され、容器３２内の圧力情報をコントロールユニット７へ発信する。
【００８８】
バイパスラインＬｂにおいて、分岐点Ｂと第２の吸着貯蔵容器３２との間の領域には、開閉弁９が介装されている。バイパスラインＬｂにおいて、第２の吸着貯蔵容器３２と合流点Ｇとの間の領域には、開閉弁１１が介装されている。
ラインＬ３において、合流点Ｇと吸着貯蔵容器３との間の領域には、開閉弁１２が介装されている。
ラインＬ２において、分岐点Ｂと吸着貯蔵容器３との間の領域には、開閉弁１３が介装されている。
これ等の開閉弁９、１１、１２、１３は、図６において点線で示す信号伝達ラインによりコントロールユニット７と接続され、コントロールユニット７からの開閉制御信号を受信する。
【００８９】
図６、図７の第４実施形態の燃料電池システム１０４では、圧力センサ５で圧力を検知し、吸着貯蔵容器３の内圧５Ｐが許容上限値Ｐ１よりも高圧であれば、ＳＯＦＣ４の出力増加が可能であるか否かを判断し、可能な場合にはＳＯＦＣ４の出力を増加する。
ＳＯＦＣ４の出力増大が不可能な場合は、圧力センサ１０で第２の吸着貯蔵容器３２の圧力１０Ｐを検知し、第２の吸着貯蔵容器３２内の圧力１０Ｐが許容上限値Ｐ１よりも高圧であるか否かを判断する。第２の吸着貯蔵容器３２内の圧力１０Ｐが許容上限値Ｐ１よりも高圧であれば、ＳＯＦＣ４の出力を一定のまま、ＳＯＦＣ４への燃料供給量を増加する。
【００９０】
第２の吸着貯蔵容器３２内の圧力１０Ｐが許容上限値Ｐ１以下であれば、開閉弁９、１１、１２、１３を切り替えて、ラインＬ２を介して供給されるバイオガスを第２の吸着貯蔵容器３２に貯蔵する。そして、第２の吸着貯蔵容器３２の内圧１０Ｐが閾値Ｐ３未満になったら、再び吸着貯蔵容器３でバイオガスを吸着し且つ吸着貯蔵容器３側からＳＯＦＣ４へ燃料ガスを供給する様に、開閉弁９、１１、１２、１３を切り替える。
【００９１】
上述のように構成することによって、吸着貯蔵容器３の吸着量が限界に達した場合にも、第２の吸着貯蔵器３２側へ切り替えることにより、対処することが出来る。また、吸着貯蔵容器が二つあれば、片方が故障や破損した場合でも、運転を続行したままで吸着貯蔵容器を交換して、修理することができる。
その結果、メンテナンスを容易にすることで運転稼働率も向上させている。
【００９２】
図７に基づいて、第２実施形態の燃料電池システム１０４の運転を説明する。
図７において、圧力センサ５により吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐを計測し、計測された吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが、許容上限値Ｐ１を超えているか否かを判断する（ステップＳ２１）。
【００９３】
吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容上限値Ｐ１を超えていれば（ステップＳ２１がＹＥＳ）、ステップＳ２２に進む。
圧力５Ｐが許容上限値Ｐ１以下であれば（ステップＳ２１がＮＯ）、ステップＳ２９に進む。
【００９４】
ステップＳ２２では、コントロールユニット７は、ＳＯＦＣ４の出力増加が可能であるか否かを判断する。出力増加が可能であれば（ステップＳ２２がＹＥＳ）、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作して、ＳＯＦＣ４の出力を増加させ（ステップＳ２３）、ＳＯＦＣ４で燃料ガスを消費する。そして、ステップＳ２１に戻る。
出力増加が不可能であれば（ステップＳ２２がＮＯ）、第２の吸着貯蔵容器３２の内圧１０Ｐが許容上限値Ｐ１を超えているか否かを判断する（ステップＳ２４）。
【００９５】
第２の吸着貯蔵容器３２の内圧１０Ｐが許容上限値を超えていれば（ステップＳ２４がＹＥＳ）、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作してＳＯＦＣ４の出力を一定にし、流量制御装置６を操作して、ＳＯＦＣ４へ供給される燃料ガスを増加する（ステップＳ２５）。そして、ステップＳ２１に戻る。
第２の吸着貯蔵容器３２の内圧１０Ｐが許容上限値Ｐ１以下であれば（ステップＳ２４がＮＯ）、ステップＳ２６に進む。
【００９６】
ステップＳ２６の状態では、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐは許容上限値Ｐ１を超えているが、第２の吸着貯蔵容器３２内の圧力１０Ｐは許容上限値Ｐ１を超えていない。換言すれば、吸着貯蔵容器３ではバイオガスを吸着できないが、第２の吸着貯蔵容器３２ではバイオガスを吸着して貯蔵することが可能である。そのため、ステップＳ２６では、開閉弁１３及び開閉弁１２を閉鎖し、開閉弁９及び開閉弁１１を開放して、燃料（バイオガス）を第２の吸着貯蔵容器３２へ供給し、吸着して貯蔵せしめる。
そして、第２の吸着貯蔵容器３２の内圧１０Ｐが閾値Ｐ３（所定時間で安全にＳＯＦＣ４を停止するのに必要な圧力）を超えているか否かを判断する（ステップＳ２７）。
【００９７】
第２の吸着貯蔵容器３２の内圧１０Ｐが閾値Ｐ３を超えるまでの間（ステップＳ２７がＮＯのループの間）に、例えば、吸着貯蔵容器３を交換することが出来る。そして、第２の吸着貯蔵容器３２の内圧１０Ｐが閾値Ｐ３を超えたならば（ステップＳ２７がＹＥＳ）、ステップＳ２８に進む。
ステップＳ２８では、開閉弁１３及び開閉弁１２を開放し、開閉弁９及び開閉弁１１を閉じることによって、燃料ガス（バイオガス）を再び吸着貯蔵容器３側で吸着して貯蔵する。そして、ステップＳ２１に戻る。
【００９８】
ステップＳ２９（吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容上限値Ｐ１以下）では、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容下限値Ｐ２未満であるか否かを判断する。
吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容下限値Ｐ２未満であれば（ステップＳ２９がＹＥＳ）、ステップＳ３０に進む。
吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容下限値Ｐ２以上であれば（ステップＳ２９がＮＯ）、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容上限値Ｐ１以下で且つ許容下限値Ｐ２以上であるので、正常な範囲にあると判断する。そして、ＳＯＦＣ計測・制御装置８及び流量制御装置６を操作し、ＳＯＦＣ４の出力及び燃料供給量Ｆを維持（ステップＳ３１）して、ステップＳ２１に戻る。
【００９９】
ステップＳ３０では、コントロールユニット７は、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが閾値Ｐ３（所定時間で安全にＳＯＦＣ４を停止するのに必要な圧力）未満であるか否かを判断する。
吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが閾値Ｐ３未満であれば（ステップＳ３０がＹＥＳ）、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作して、ＳＯＦＣ４を停止させ、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが閾値Ｐ３未満となった旨を、図示しない警報装置等によって所管部署に通報し（ステップＳ３２）、制御を終了する。
吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが閾値Ｐ３以上であれば（ステップＳ３０がＮＯ）、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作してＳＯＦＣ４の出力を低下し、流量制御装置６を操作して燃料供給量Ｆを減少し（ステップＳ３３）、ステップＳ２９に戻る。
図６、図７の第４実施形態における上記以外の構成及び作用効果は、図２、図３の第２実施形態と同様である。
【０１００】
次に、図８、図９を参照して第５実施形態を説明する。
図８において、全体を符号１０５で示す燃料電池システム（第５実施形態に係る燃料電池システム）は、図８に示すように、吸着貯蔵器を複数（図示の例では２個：３、３２）設けていると共に、バイオガスを燃焼するボイラー３１も設けている。すなわち、図８、図９を参照して第５実施形態は、図４、図５の第３実施形態と、図６、図７の第４実施形態との組合せに相当する。
【０１０１】
図９を参照して、第５実施形態の燃料電池システムの運転制御を説明する。
先ず、圧力センサ５で、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐを計測し、計測された吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが、許容上限値Ｐ１を超えているか否かを判断する（ステップＳ４１）。
吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容上限値Ｐ１を超えていれば（ステップＳ４１がＹＥＳ）、ステップＳ４２に進む。圧力５Ｐが許容上限値Ｐ１以下であれば（ステップＳ４１がＮＯ）、ステップＳ４９に進む。
【０１０２】
ステップＳ４２（吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容上限値Ｐ１を超えている場合）では、コントロールユニット７は、ＳＯＦＣ４の出力増加が可能であるか否かを判断する。ＳＯＦＣ４の出力増加が可能であれば（ステップＳ４２がＹＥＳ）、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作して出力を増加させ（ステップＳ４３）、ＳＯＦＣ４により燃料ガスを消費させる。そして、ステップＳ４１に戻る。
ＳＯＦＣ４の出力増加が不可能であれば（ステップＳ４２がＮＯ）、第２の吸着貯蔵容器３２内の圧力１０Ｐが許容上限値Ｐ１を超えているか否かを判断する（ステップＳ４４）。第２の吸着貯蔵容器３２の内圧１０Ｐが許容上限値Ｐ１を超えていれば（ステップＳ４４がＹＥＳ）、ステップＳ４５に進む。第２の吸着貯蔵容器３２の内圧１０Ｐが許容上限値Ｐ１を超えていなければ（ステップＳ４４がＮＯ）、ステップＳ４６に進む。
【０１０３】
ステップＳ４５の状態では、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐ及び第２の吸着貯蔵容器３２内の圧力１０Ｐが、許容上限値Ｐ１を超えているので、吸着貯蔵容器３、３２内に燃料ガスを吸着貯蔵することができない。そのため、開閉弁１４を開放して、燃料ガスをボイラー３１で消費する。そして、ステップＳ４１に戻る。
【０１０４】
ステップＳ４６の状態では、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐは許容上限値Ｐ１を超えているが、第２の吸着貯蔵容器３２内の圧力１０Ｐは許容上限値Ｐ１を超えていない。
そのため、開閉弁１４を閉じ、燃料ガスをボイラー３１へ供給するのを遮断する。そして、開閉弁１２、１３を閉鎖して、開閉弁９及び開閉弁１１を開放することによって、燃料ガス（バイオガス）を第２の吸着貯蔵容器３２で吸着貯蔵する（ステップＳ４６）。
ステップＳ４６において、第２の吸着貯蔵器３２の使用時には、他方の吸着貯蔵器３を交換して、修理等をすることが可能となる。すなわち、吸着貯蔵容器が二つあるので、片方が故障或いは破損した場合でも、燃料電池システムの運転を続行したままで、吸着貯蔵容器を取り変えることができる。
【０１０５】
次に、第２の吸着貯蔵容器３２の内圧１０Ｐが閾値Ｐ３（所定時間で安全にＳＯＦＣ４を停止するのに必要な圧力）未満であるか否かを判断する（ステップＳ４７）。
第２の吸着貯蔵容器３２の内圧１０Ｐが閾値Ｐ３未満であれば（ステップＳ４７がＹＥＳ）、ステップＳ４８に進む。第２の吸着貯蔵容器３２の内圧１０Ｐが閾値Ｐ３未満でなければ（ステップＳ４７がＮＯ）、ステップＳ４６に戻る。
【０１０６】
ステップＳ４８（第２の吸着貯蔵容器３２の内圧１０Ｐが閾値Ｐ３未満の場合）では、開閉弁１３及び開閉弁１２を開放し、開閉弁９及び開閉弁１１を閉鎖することによって、燃料ガス（バイオガス）を吸着貯蔵容器３で吸着貯蔵する。そして、ステップＳ４１に戻る。
ステップＳ４９（吸着貯蔵容器３の内圧５Ｐが許容上限値Ｐ１以下の場合）では、吸着貯蔵容器３の内圧５Ｐが許容下限値Ｐ２未満であるか否かを判断する。
圧力５Ｐが許容下限値Ｐ２未満であれば（ステップＳ４９がＹＥＳ）、ステップＳ５０に進む。
圧力５Ｐが許容下限値Ｐ２以上であれば（ステップＳ４９がＮＯ）、吸着貯蔵容器３の内圧５Ｐが許容上限値Ｐ１以下で許容下限値Ｐ２以上であるので、正常な圧力範囲であると判断する。そして、ＳＯＦＣ計測・制御装置８及び流量制御装置６を操作し、出力及び燃料供給量Ｆを維持（ステップＳ５１）して、ステップＳ４１に戻る。
【０１０７】
ステップＳ５０では、コントロールユニット７は、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが閾値Ｐ３（所定時間で安全にＳＯＦＣ４を停止するのに必要な圧力）未満であるか否かを判断する。
吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが閾値Ｐ３未満であれば（ステップＳ５０がＹＥＳ）、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作して、ＳＯＦＣ４を停止させ、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが閾値Ｐ３未満まで降圧した旨を、図示しない警報装置等によって所管部署に通報して（ステップＳ５２）、制御を終了する。
【０１０８】
吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが閾値Ｐ３以上であれば（ステップＳ５０がＮＯ）、ＳＯＦＣ計測・制御装置８を操作してＳＯＦＣ４の出力を低下し、流量制御装置６を操作して燃料供給量Ｆを減少し（ステップＳ５３）、ステップＳ５１に戻る。
図８、図９の第５実施形態における上記以外の構成及び作用効果は、図２、図３の第２実施形態及び図６、図７の第４実施形態と同様である。
【０１０９】
次に、図１０、図１１を参照して、第６実施形態を説明する。
図１０において、全体を符号１０６で示す燃料電池システム（第６実施形態に係る燃料電池システム）は、吸着バイオガスの供給に、例えばバイオガス流量が閾値Ｆｓよりも減少する等の不都合が生じた場合に、供給するべき燃料ガスの流量Ｆ６を流量制御装置（流量制御弁）６により検出し、あらかじめ燃料ガスを蓄えてあるタンク（予備タンク）１５から別の配管Ｌ１５を介して、燃料ガスをＳＯＦＣ４に供給して、ＳＯＦＣ４を安全に停止させる様に構成されている。
【０１１０】
図１０において、第６実施形態の燃料電池システム１０６は、予備タンク１５を設けており、予備タンク１５とＳＯＦＣ４とをラインＬ１５で接続している。
ラインＬ１５には流量調節弁Ｖｋが介装されている。流量調節弁Ｖｋは、予備タンク１５からの燃料ガス流量が一定となるように調節可能に構成されている。
【０１１１】
ラインＬ３の流量制御装置６とＳＯＦＣ４との間の領域には、逆止弁Ｖｃが介装されている。
逆止弁Ｖｃは、予備タンク１５から燃料ガスを供給する際に、供給された燃料ガスがＳＯＦＣ４から供給系統（流量制御装置６側）に逆流しないように設けられている。
【０１１２】
流量調節弁Ｖｋは、制御信号ラインＳｏｐ２により、コントロールユニット７と接続されている。流量制御装置６とコントロールユニット７とは信号ラインＳｏで接続されており、通過するべき燃料ガス流量の制御信号が流量制御装置６に伝達される。
【０１１３】
図１１に基づいて、第６実施形態の燃料電池システム１０６の運転制御を説明する。
図１１において、流量制御装置６からの入力信号に基いて、ＳＯＦＣ４への燃料ガス供給量Ｆ６が、閾値Ｆｓ未満であるか否か、或いは、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容下限値Ｐ２よりも低圧か否かを判断する（ステップＳ６１）
燃料供給量Ｆ６が閾値Ｆｓ未満でなく、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容下限値Ｐ２未満でなければ、ステップＳ６１を繰り返す（ステップＳ６１がＮＯのループ）。
【０１１４】
燃料供給量Ｆ６が閾値Ｆｓ未満であるか、或いは、吸着貯蔵容器３内の圧力５Ｐが許容下限値Ｐ２よりも低圧であれば（ステップＳ６１がＹＥＳ）、予備タンク１５の流量調節弁Ｖｋを開く（ステップＳ６２）。ステップＳ６２で、カッコ書きで「Ｖｍ開」と書いてあるのは、図１２の変形例における制御を示している。
図１０、図１１の第６実施形態の燃料電池システム１０６における上記以外の構成及び作用効果は、図２、図３の第２実施形態と同様である。
【０１１５】
図１２は、第６実施形態の変形例を示している。
図１０では、予備タンク１５から燃料を供給している。しかし、図１２で示す様に、予備タンクを設ける代わりに、都市ガスの配管からＳＯＦＣ４に燃料ガスを供給しても良い。
図１２において、都市ガスの配管（本管）Ｌｃから、分岐管Ｌｂｃを分岐させ、その分岐管ＬｂｃをＳＯＦＣ４に接続させている。分岐管Ｌｂｃには、流量調整弁Ｖｍが介装されている。流量調整弁Ｖｍはコントロールユニット７と制御信号ラインＳｏｐ２で接続され、分岐管Ｌｂｃを流れる都市ガスの流量が制御されている。
図１２の変形例のその他の構成及び作用効果は、図１０の第６実施形態と同様である。
なお、図１２では示されていないが、吸着貯蔵容器３とＳＯＦＣ４との間の領域に分岐管Ｌｂｃを連通させることも可能である。
【０１１６】
次に、図１３、図１４を参照して第７実施形態を説明する。
図１３において、全体を符号１０７で示す燃料電池システム（第７実施形態に係る燃料電池システム）では、バイオガス発生装置１９内がコンプレッサ１によって負圧になった場合に、その旨を圧力センサ１６で検知する。そして、バイオガス発生装置１９内がコンプレッサ１によって負圧になった旨の信号が、圧力センサ１６より、信号ラインＳｉ２を介してコントロールユニット７に伝達される。係る信号を受信したコントロールユニット７は、信号ラインＳｏｐ３を介してコンプレッサ１に対して停止信号を出力する。これにより、コンプレッサ１は停止する。
ここで、圧力センサ１６は、バイオガス発生装置１９の内部圧力を計測する。
コンプレッサ１を停止させるのは、発酵液がコンプレッサ１内に浸入してコンプレッサ１が破壊されてしまう事態を防止するためである。
【０１１７】
図１３において、バイオガス発生装置１９の内圧測定用の圧力センサ１６が設けられている。圧力センサ１６は、入力信号ラインＳｉ２により、コントロールユニット７と接続されている。
コンプレッサ１は、制御信号ラインＳｏｐ３によって接続されている。コントロールユニット７により、コンプレッサ１の起動・停止を制御出来る様にするためである。
【０１１８】
図１４に基づいて、第７実施形態の燃料電池システム１０７の運転制御について説明する。
先ず、圧力センサ１６により、バイオガス発生装置１９内の圧力Ｐ１６を計測し、計測された内圧Ｐ１６が負圧であるか否かを判断する（ステップＳ７１）。
【０１１９】
バイオガス発生装置１９の内圧Ｐ１６が負圧になったなら（ステップＳ７１がＹＥＳ）、コンプレッサ１を停止させる（ステップＳ７２）。以って、バイオガス発生装置１９内の発酵液がコンプレッサ１内に浸入し、コンプレッサ１が破壊されてしまうという事態は防止される。
バイオガス発生装置１９の内圧Ｐ１６が負圧でなければ（ステップＳ７１がＮＯ）、バイオガス発生装置１９内の発酵液が浸入してコンプレッサ１が破壊される恐れは無いと判断して、コンプレッサ１の運転を続行する（ステップＳ７３）。
【０１２０】
ステップＳ７２において、コンプレッサ１が停止しても、吸着貯蔵容器３の圧力はＳＯＦＣ４側よりも高圧なので、吸着貯蔵容器３の圧力とＳＯＦＣ４の圧力とが平衡するまでは、燃料ガスはＳＯＦＣ４に供給され、ＳＯＦＣ４の運転は続行される。
図１３、図１４の第７実施形態における上記以外の構成及び作用効果は、図２、図３の第２実施形態と同様である。
【０１２１】
次に、図１５〜図１９を参照して第８実施形態を説明する。
図１５、図１６は、第８実施形態の基本的な形態を説明している。
図１５において、全体を符号１０８で示す燃料電池システム（第８実施形態に係る燃料電池システム）は、ＳＯＦＣ４の出力電圧の異常を検知し、出力電圧に異常があればＳＯＦＣを停止するように構成されている。
【０１２２】
図１５において、燃料電池システム１０８は、ＳＯＦＣ４に温度センサ１８を取り付けており、温度センサ１８で計測したＳＯＦＣ４の温度に関する信号が、信号ラインＳｉ３を介してコントロールユニット７に入力される。また、ＳＯＦＣ４の出力電圧の異常は、ＳＯＦＣ計測・制御装置８（電圧計測装置）で検知する様に構成されている。
【０１２３】
ここで、ＳＯＦＣ４の異常は、「出力電圧Ｖの低下」という形態で現れる。或いは、「温度Ｔの異常」として現れる。
上述のように構成された第８実施形態の燃料電池システム１０８では、先ず、ＳＯＦＣ４の出力電圧における異常の有無を判断し、出力電圧に異常がある場合、例えば、計測された出力電圧Ｖ及び出力電流により決定される閾値Ｖ１よりも出力電圧Ｖが低圧であれば、ＳＯＦＣ４を停止する。
【０１２４】
ＳＯＦＣ４の出力電圧に異常が無い場合、例えば出力電圧Ｖが前記閾値Ｖ１以上であるならば、温度センサ１８によってＳＯＦＣ４の温度Ｔに異常が無いか否かを判断する。
ＳＯＦＣ４の温度Ｔに異常がある場合には、ＳＯＦＣ４の出力、燃料ガス供給量（図１６では符号「Ｆ」で示す）を調節することで、当該温度Ｔの異常を低減させる。すなわち、温度が高い場合には出力を減少させると共に燃料供給量を低減させ、温度が低い場合には出力及び／又は燃料供給量を増加する。
ここで、「出力及び／又は燃料供給量を増加する」という文言は、ＳＯＦＣ４の発電出力及びＳＯＦＣ４への燃料供給量を共に増加させること、ＳＯＦＣ４への燃料供給量を変化させずにＳＯＦＣ４の発電出力を増加させること、ＳＯＦＣ４の発電出力を変化させずにＳＯＦＣ４への燃料供給量を増加させることを包含する、という意味で用いられている。
出力を調節しても温度Ｔが正常に戻らなければ、ＳＯＦＣを停止させる。
【０１２５】
図１６に基づいて、第８実施形態の燃料電池システム１０８の運転制御について説明する。
図１６において、コントロールユニット７は、ＳＯＦＣ計測・制御装置８からの情報によって出力電圧Ｖが閾値Ｖ１未満であるか否かを判断する（ステップＳ８１）。ここで、閾値Ｖ１は、ＳＯＦＣ計測・制御装置８で計測された出力電圧Ｖ及び出力電流により決定される電圧値である。
【０１２６】
出力電圧Ｖが閾値Ｖ１未満である場合は（ステップＳ８１がＹＥＳ）、ステップＳ８８に進み、ＳＯＦＣ４を停止させて、ＳＯＦＣを停止した旨を、図示しない警報装置によって所管部署に通報する。
出力電圧Ｖが閾値Ｖ１以上である場合（ステップＳ８１がＮＯ）は、ステップＳ８２に進み、ＳＯＦＣ４の温度Ｔが適正範囲に入っているか否かを判断する。
【０１２７】
ＳＯＦＣ４の温度Ｔが適正範囲内であれば（ステップＳ８２がＹＥＳ）、ステップＳ８１以降を繰り返す。
ＳＯＦＣ４の温度Ｔが適正範囲内でなければ（ステップＳ８２がＮＯ）、ステップＳ８３に進み、ＳＯＦＣ４の温度Ｔが許容最低温度Ｔｍｉｎを下回っているのか（Ｔ＜Ｔｍｉｎ）、許容最高温度Ｔｍａｘを超えているか（Ｔ＞Ｔｍａｘ）を判断する。
【０１２８】
ＳＯＦＣ４の温度Ｔが許容最低温度Ｔｍｉｎを下回っていれば（ステップＳ８３で「Ｔ＜Ｔｍｉｎ」）、燃料供給量Ｆ及び／又は出力を増加させる（ステップＳ８４）。そして、ステップＳ８５に進み、ＳＯＦＣ４の温度Ｔが昇温したか否かを判断する。
燃料供給量Ｆ及び／又は出力を増加させることにより、ＳＯＦＣ４の温度Ｔが昇温していれば（ステップＳ８５がＹＥＳ）、特に問題は無いと判断して、ステップＳ８１に戻る。
燃料供給量Ｆ及び／又はＳＯＦＣ４の出力を増加しても、ＳＯＦＣ４の温度Ｔが昇温しなければ（ステップＳ８５がＮＯ）、ＳＯＦＣ４が故障したと判断し、ＳＯＦＣ４を停止する（ステップＳ８８）。
【０１２９】
ＳＯＦＣ４の温度Ｔが許容最高温度Ｔｍａｘを超えていれば（ステップＳ８３で「Ｔ＞Ｔｍａｘ」）、燃料供給量Ｆを減少して、出力を減少する（ステップＳ８６）。そして、ステップＳ８７に進み、ＳＯＦＣ４の温度Ｔが降温したか否かを判断する。
燃料供給量Ｆを減少して、出力を減少することにより、ＳＯＦＣ４の温度Ｔが降温していれば（ステップＳ８７がＹＥＳ）、ＳＯＦＣ４には問題がないと判断して、ステップＳ８１に戻る。
燃料供給量Ｆを減少し、出力を減少しても、ＳＯＦＣ４の温度Ｔが降温しない場合には（ステップＳ８７がＮＯ）、ＳＯＦＣ４が故障したと判断して、ＳＯＦＣ４を停止する（ステップＳ８８）。
【０１３０】
ステップＳ８８では、前述したようにＳＯＦＣ４を停止する。それと共に、ＳＯＦＣ４を停止した旨を、図示しない警報装置によって所管部署に通報する。
図１５の第８実施形態における上記以外の構成及び作用効果は、図２、図３の第２実施形態と同様である。
【０１３１】
図１７、図１８は、第８実施形態の第１変形例を示している。
図１５、図１６の基本的な形態では、ＳＯＦＣ４の出力、燃料ガス供給量を調節して、ＳＯＦＣ４の温度Ｔに異常がある場合に対応している。それに対して、図１７、図１８の第１変形例では、ＳＯＦＣ４の温度Ｔに異常がある場合には、空気供給量を調節して対応している。
【０１３２】
図１７で示す様に、第１変形例では、図１５で示す構成に、空気供給ラインＡＬを付加している。すなわち、図１７において、空気供給ラインＡＬは図示しない空気供給源と、ＳＯＦＣ４とを接続している。そして、空気供給ラインＡＬには、空気供給量を制御する流量調整弁５２が介装されている。
流量調整弁５２は、制御信号ラインＳｏ５によりコントロールユニット７からの流量制御信号を受信して、ＳＯＦＣ４へ供給される空気量を制御している。
【０１３３】
第１変形例の制御については、図１８で示されている。
図１８で示す様に、第１変形例の制御は、図１６で示す基本的な形態における制御と概略同様である。
ここで、基本的な形態における制御では、ステップＳ８４では燃料供給量Ｆ及び／又は出力を増加させ、ステップＳ８６では燃料供給量Ｆ及び出力を減少している。
【０１３４】
それに対して、図１８における制御では、ステップＳ８４Ａ（図１６のステップＳ８４に対応するステップ）では、流量調整弁５２の開度を減少することによって、ＳＯＦＣ４への空気供給量を減少している。一方、ステップＳ８６Ａ（図１６のステップＳ８６に対応するステップ）では、流量調整弁５２の開度を増加することにより、ＳＯＦＣ４への空気供給量を増加している。
図１７、図１８の第１変形例におけるその他の構成及び作用効果については、図１５、図１６で説明したのと同様である。
【０１３５】
図１９は、第８実施形態の第２変形例を示している。
第２変形例をブロック図で表現した場合には、第１変形例を示す図１７と同様となるので、第２変形例のブロック図は省略している。
第２変形例では、ＳＯＦＣ４の出力及び／又は燃料ガス供給量Ｆを調節すると共に、空気供給量をも調節して、ＳＯＦＣ４の温度Ｔに異常がある場合に対応している。
【０１３６】
第２変形例の制御を示す図１９において、ステップＳ８４Ｂ（図１６のステップＳ８４に対応するステップ）では、燃料供給量Ｆ及び／又は出力を増加させると共に、ＳＯＦＣ４への空気供給量を減少している。ここで、「燃料供給量Ｆ及び／又は出力を増加させる」という文言の内容については、図１６に関連して説明したのと同様である。
一方、ステップＳ８６Ｂ（図１６のステップＳ８６に対応するステップ）では、燃料供給量Ｆ及び／又は出力を減少させると共に、ＳＯＦＣ４への空気供給量を増加している。「燃料供給量Ｆ及び／又は出力を減少させる」という文言の内容についても、図１６に関連して説明したのと同様である。
図１９の第２変形例におけるその他の構成及び作用効果については、図１５〜図１８で説明したのと同様である。
【０１３７】
次に、図２０を参照して第９実施形態を説明する。
図２０において、全体を符号１０９で示す燃料電池システム（第９実施形態に係る燃料電池システム）は、ＳＯＦＣ４の排熱を利用して、バイオガス発生器（醗酵槽）１９の残渣を乾燥処理している。
図２０において、燃料電池システム１０９は、バイオガス発生器（醗酵槽）１９の近傍に、残渣受け装置１７を設けている。また、ＳＯＦＣ４の排熱ラインＬｈに分岐点Ｂｈを設け、分岐点Ｂｈから分岐ラインＬｈｂを分岐させている。分岐ラインＬｈｂは残渣受け装置１７内を通過しており、分岐ラインＬｈｂ内を流れる高温の排熱が残渣受け装置１７内へ投入される。
【０１３８】
そのように構成することで、バイオガス発生器（醗酵槽）１９で発生した残渣に対して、ＳＯＦＣ４の排熱を投入して、当該残渣を乾燥処理することができる。
なお、乾燥した残渣は、例えば、肥料として利用できる。
図２０の第９実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図１９の各実施形態と同様である。
【０１３９】
次に、図２１を参照して第１０実施形態を説明する。
図２１において、全体を符号１１０で示す燃料電池システム（第１０実施形態に係る燃料電池システム）は、バイオガス発生器（醗酵槽）１９に圧力センサ１６を設け、コントロールユニット７と、メンテナンス会社２０、ガス供給側（ガス供給会社）３０、ＳＯＦＣシステムのオペレータ側４０とを通信ラインＬｔで接続している。
図２１において、圧力センサ１６とコントロールユニット７とは、入力信号ラインＳｉ２で接続されている。
【０１４０】
図２１の燃料電池システム１１０では、ＳＯＦＣ４を含むシステム全体において異常を検出した際に、通信システム（通信ラインＬｔ）を介して、ＳＯＦＣシステムのオペレータ側４０、メンテナンス会社側２０、ガス供給業者側３０の少なくとも何れかに、異常を検出した旨を伝達する。その結果、ＳＯＦＣシステムのオペレータ側４０、メンテナンス会社側２０、ガス供給業者側３０が、当該システムの異常に対して、早急に対処することが可能となる。
図２１の第１０実施形態は、図示された何れの実施形態とも組み合わせることが可能である。
【０１４１】
次に、図２２を参照して第１１実施形態を説明する。
図２２において、全体を符号１１１で示す燃料電池システム（第１１実施形態に係る燃料電池システム）は、バイオガスと、都市ガスとの混合を可能に構成したシステムである。
【０１４２】
図２２において、燃料電池システム１１１では、都市ガス供給管Ｌｃから分岐管Ｌｂｃが、ラインＬ３の流量制御装置６との間の領域に合流している。分岐管Ｌｂｃには、流量制御装置２２（或いは開閉弁）が介装されている。
流量制御装置２２は、制御信号ラインＳｏ２によりコントロールユニット７と接続され、コントロールユニット７の指令によって、分岐管Ｌｂｃを流れる都市ガス流量が制御されることが望ましい。
ここで、流量制御装置６及び２２に都市ガス及びバイオガスが逆流しない様にするため、ラインＬ３における流量制御装置６の直下（ＳＯＦＣ４側）の位置と、分岐管Ｌｂｃにおける流量制御装置２２の直下（ＳＯＦＣ４側）の位置には、逆止弁Ｖｃが介装されている。
【０１４３】
図２２の燃料電池システム１１１によれば、バイオガス発生器１９におけるバイオガスの発生量が低下した場合等において、流量制御装置２２を開放して、分岐管Ｌｂｃを介して都市ガスを供給する。これにより、ＳＯＦＣ４には、バイオガスと都市ガスとが混合して燃料として供給されることとなり、ＳＯＦＣ４を常時、効率が良好な定格運転することが可能となる。
図２２の第１１実施形態は、図１２で示す実施形態と組み合わせて実施することが可能である。
図２２の第１１実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図２１の各実施形態と同様である。
【０１４４】
次に、図２３を参照して第１２実施形態を説明する。
図２３において、全体を符号１１２で示す燃料電池システム（第１２実施形態に係る燃料電池システム）は、ＳＯＦＣ４の内部に改質触媒４５を設け、高濃度のＣＯ２を酸化剤として利用することが出来るように構成されている。
前述した様に、バイオガスは約４０％という高濃度のＣＯ２を組成として含むので、これを利用することが出来、好都合である。
図２３の第１２実施形態は、図示の実施形態の何れとも組み合わせることが可能である。
【０１４５】
図２４は本発明の第１３実施形態を示している。
この実施形態では、ＳＯＦＣ４の高温排熱を吸着貯蔵容器３に伝達して、吸着貯蔵容器３内の吸着材から燃料ガスが脱着されるのを促進している。
図２４において、排熱ラインＬｈはＳＯＦＣ４の高温排熱を、熱交換器３Ｅｘを介して吸着貯蔵容器３内の吸着材（図２１では図示せず）に伝達している。
図２４の第１３実施形態は、図示の実施形態の何れとも組み合わせることが可能である。
【０１４６】
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、高温型燃料電池として、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）を用いているが、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）を用いても良い。
また、図示の実施形態を組み合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明の第１実施形態を示すブロック図。
【図２】本発明の第２実施形態を示すブロック図。
【図３】本発明の第２実施形態の制御を示すフローチャート。
【図４】本発明の第３実施形態を示すブロック図。
【図５】本発明の第３実施形態の制御を示すフローチャート。
【図６】本発明の第４実施形態を示すブロック図。
【図７】本発明の第４実施形態の制御を示すフローチャート。
【図８】本発明の第５実施形態を示すブロック図。
【図９】本発明の第５実施形態の制御を示すフローチャート。
【図１０】本発明の第６実施形態を示すブロック図。
【図１１】本発明の第６実施形態の制御を示すフローチャート。
【図１２】本発明の第６実施形態の変形例を示すブロック図。
【図１３】本発明の第７実施形態を示すブロック図。
【図１４】本発明の第７実施形態の制御を示すフローチャート。
【図１５】本発明の第８実施形態を示すブロック図。
【図１６】本発明の第８実施形態の制御を示すフローチャート。
【図１７】第８実施形態の第１変形例を示すブロック図。
【図１８】第８実施形態の第１変形例における制御を示すフローチャート。
【図１９】第８実施形態の第２変形例における制御を示すフローチャート。
【図２０】本発明の第９実施形態を示すブロック図。
【図２１】本発明の第１０実施形態を示すブロック図。
【図２２】本発明の第１１実施形態を示すブロック図。
【図２３】本発明の第１２実施形態を示すブロック図。
【図２４】本発明の第１３実施形態を示すブロック図。
【図２５】従来技術のシステム構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【０１４８】
１・・・コンプレッサ
２・・・除湿微量成分除去装置
３・・・吸着貯蔵容器
４・・・ＳＯＦＣ／固体酸化物型燃料電池
５・・・圧力センサ
６・・・流量制御装置
７・・・制御手段／コントロールユニット
８・・・ＳＯＦＣ計測・制御装置
９・・・開閉弁
１０・・・圧力センサ
１１〜１４・・・開閉弁
１５・・・予備タンク
１６・・・圧力センサ
１７・・・残渣受け装置
１８・・・温度センサ
１９・・・バイオガス発生装置／醗酵槽
【図１】
2008153149.tif 000003
【図２】
2008153149.tif 000004
【図３】
2008153149.tif 000005
【図４】
2008153149.tif 000006
【図５】
2008153149.tif 000007
【図６】
2008153149.tif 000008
【図７】
2008153149.tif 000009
【図８】
2008153149.tif 000010
【図９】
2008153149.tif 000011
【図１０】
2008153149.tif 000012
【図１１】
2008153149.tif 000013
【図１２】
2008153149.tif 000014
【図１３】
2008153149.tif 000015
【図１４】
2008153149.tif 000016
【図１５】
2008153149.tif 000017
【図１６】
2008153149.tif 000018
【図１７】
2008153149.tif 000019
【図１８】
2008153149.tif 000020
【図１９】
2008153149.tif 000021
【図２０】
2008153149.tif 000022
【図２１】
2008153149.tif 000023
【図２２】
2008153149.tif 000024
【図２３】
2008153149.tif 000025
【図２４】
2008153149.tif 000026
【図２５】
2008153149.tif 000027