(57)【要約】【課題】メタンガスを濃縮するにあたって、よりエネルギー効率を高めたガス製造装置を提供する。【解決手段】ガス製造装置１００は、メタンを含む原料ガスから不純物を分離して精製し製品ガスとするとともにメタンガスと不純物とを含有する精製排ガスを排出するガス精製部２０と、ガス精製部２０から排出された精製排ガスに含有されるメタンを用いて発電する固体酸化物形の燃料電池ＦＣとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタンを含む原料ガスから不純物を分離して精製し製品ガスとするとともに前記メタンガスと前記不純物とを含有する精製排ガスを排出するガス精製部と、前記ガス精製部から排出された前記精製排ガスに含有されるメタンを用いて発電する固体酸化物形の燃料電池とを有するガス製造装置。
【請求項２】
前記ガス精製部は前記不純物を吸着する吸着塔を有しＰＳＡ法により製品ガスを精製するとともに精製排ガスとしてのオフガスを排出する請求項１に記載のガス製造装置。
【請求項３】
前記ガス精製部は、前記不純物を吸着する吸着塔と、供給されたガスに含まれる前記不純物を透過させて供給されたガスのメタン濃度を増加させる分離膜とを有し、
前記吸着塔においてＰＳＡ法にて製品ガスが精製されるとともにオフガスが排出され、前記オフガスが前記分離膜によりメタン濃度が増加され、前記分離膜を透過した透過ガスが前記精製排ガスとして前記ガス精製部から排出される請求項１または２に記載のガス製造装置。
【請求項４】
前記原料ガスはメタン発酵により生成したバイオガスである請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス製造装置。
【請求項５】
供給された加熱用ガスを燃焼させるバーナー装置を内部に有する燃焼加熱炉を有し、前記燃焼加熱炉の内部にて前記バーナー装置から発生した燃焼排ガスと前記精製排ガスとが混合されて前記燃料電池へ供給される請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス製造装置。
【請求項６】
前記精製排ガスと前記燃料電池から排出される燃料電池排ガスとを熱交換させて前記精製排ガスを加熱する熱交換器を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス製造装置。
【請求項７】
前記燃料電池は燃料極と空気極と電解質と、前記燃料極に前記精製排ガスを供給するガス供給部と、前記燃料極からの燃料極排ガスを排出するガス排出部と、前記燃料極から排出される前記燃料極排ガスから受けた熱を蓄えて、蓄えた熱を前記精製排ガスに与える第１蓄熱体および第２蓄熱体とを有し、
前記ガス供給部が前記第１蓄熱体を通じて前記精製排ガスを前記燃料極に供給し、前記第１蓄熱体が蓄えた熱を前記精製排ガスに与え、前記ガス排出部が前記第２蓄熱体を通じて前記燃料極排ガスを排出し、前記第２蓄熱体が前記燃料極排ガスから受けた熱を蓄える第１蓄熱運転と、
前記ガス供給部が前記第２蓄熱体を通じて前記精製排ガスを前記燃料極に供給し、前記第２蓄熱体が蓄えた熱を前記精製排ガスに与え、前記ガス排出部が前記第１蓄熱体を通じて前記燃料極排ガスを排出し、前記第１蓄熱体が前記燃料極排ガスから受けた熱を蓄える第２蓄熱運転と、を行う請求項１〜６のいずれか１項に記載のガス製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精製排ガスを排出するガス精製部を有するガス製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス田や炭鉱等から産出されるメタンガスを工業用途に利用する場合、メタンを含む原料ガスから酸素、二酸化炭素、窒素等の成分を分離して、メタンガスを濃縮する必要がある。
【０００３】
このようなメタンガスの濃縮方法は種々提案されている。特許文献１には、炭鉱メタンガスをＰＳＡ方式により濃縮するメタンガス濃縮方法、メタン濃縮装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１６９３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＰＳＡ方式を用いたメタン濃縮装置では、ガスの圧送・吸着塔からの吸引等に電力が消費される。よってメタン製造装置では、更なるエネルギー効率の向上が求められている。
【０００６】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、メタンガスを濃縮するにあたって、よりエネルギー効率を高めたガス製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、メタンを含む原料ガスから不純物を分離して精製し製品ガスとするとともに前記メタンガスと前記不純物とを含有する精製排ガスを排出するガス精製部と、前記ガス精製部から排出された前記精製排ガスに含有されるメタンを用いて発電する固体酸化物形の燃料電池とを有する点にある。
【０００８】
発明者らは鋭意検討の結果、メタンガスの生成の際に排出される精製排ガス（例えば、ＰＳＡ法のオフガス）に、燃料電池の発電反応における燃料成分としてのメタンが含まれていることを見いだした。そしてこれを燃料電池での発電に用いることで、エネルギー効率を高めることに思い至った。
【０００９】
上記の特徴構成によれば、メタンを含む原料ガスから不純物を分離して精製し製品ガスとするとともにメタンガスと不純物とを含有する精製排ガスを排出するガス精製部と、ガス精製部から排出された精製排ガスに含有されるメタンを用いて発電する固体酸化物形の燃料電池とを有するので、従来は廃棄されていた精製排ガスを利用して電力を生み出すことで、ガス製造装置のエネルギー利用効率を高めることができる。
【００１０】
本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記ガス精製部は前記不純物を吸着する吸着塔を有しＰＳＡ法により製品ガスを精製するとともに精製排ガスとしてのオフガスを排出する点にある。
【００１１】
上記の特徴構成によれば、ガス精製部は不純物を吸着する吸着塔を有しＰＳＡ法により製品ガスを精製するとともに精製排ガスとしてのオフガスを排出するので、メタンガスを高効率で精製すると共に、生じるオフガスを燃料電池での発電に利用でき、ガス製造装置のエネルギー利用効率を更に高めることができる。
【００１２】
本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記ガス精製部は、前記不純物を吸着する吸着塔と、供給されたガスに含まれる前記不純物を透過させて供給されたガスのメタン濃度を増加させる分離膜とを有し、前記吸着塔においてＰＳＡ法にて製品ガスが精製されるとともにオフガスが排出され、前記オフガスが前記分離膜によりメタン濃度が増加され、前記分離膜を透過した透過ガスが前記精製排ガスとして前記ガス精製部から排出される点にある。
【００１３】
上記の特徴構成によれば、ＰＳＡ法によりメタンガスを高効率で精製すると共に、分離膜を用いてオフガスのメタンを更に濃縮し、分離膜を透過した透過ガスを燃料電池での発電に利用するから、ガス製造装置のエネルギー利用効率を更に高めることができる。
【００１４】
本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記原料ガスはメタン発酵により生成したバイオガスである点にある。
【００１５】
上記の特徴構成によれば、原料ガスはメタン発酵により生成したバイオガスであるから、バイオガスを精製するガス製造装置にて従来は廃棄されていた精製排ガスを用いて発電することで、ガス製造装置のエネルギー利用効率を更に高めることができる。
【００１６】
本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、供給された加熱用ガスを燃焼させるバーナー装置を内部に有する燃焼加熱炉を有し、前記燃焼加熱炉の内部にて前記バーナー装置から発生した燃焼排ガスと前記精製排ガスとが混合されて前記燃料電池へ供給される点にある。
【００１７】
上記の特徴構成によれば、供給された加熱用ガスを燃焼させるバーナー装置を内部に有する燃焼加熱炉を有し、燃焼加熱炉の内部にてバーナー装置から発生した燃焼排ガスと精製排ガスとが混合されて燃料電池へ供給されるので、精製排ガスを加熱して燃料電池の作動温度に近づけることができ、固体酸化物形の燃料電池への適用に好適である。また、燃焼排ガスに含まれる酸素が精製排ガスに混合されるので、精製排ガス中のメタンが燃料電池の燃料極で消費された後、燃料極からの排ガスを空気極で利用する構成も可能となる。よってガス製造装置のエネルギー利用効率を更に高めることができる。
【００１８】
本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記精製排ガスと前記燃料電池から排出される燃料電池排ガスとを熱交換させて前記精製排ガスを加熱する熱交換器を有する点にある。
【００１９】
上記の特徴構成によれば、精製排ガスと燃料電池から排出される燃料電池排ガスとを熱交換させて精製排ガスを加熱する熱交換器を有するので、燃料電池排ガスが有する熱を精製排ガスへと回収して再利用でき、ガス製造装置のエネルギー利用効率を更に高めることができる。
【００２０】
本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記燃料電池は燃料極と空気極と電解質と、前記燃料極に前記精製排ガスを供給するガス供給部と、前記燃料極からの燃料極排ガスを排出するガス排出部と、前記燃料極から排出される前記燃料極排ガスから受けた熱を蓄えて、蓄えた熱を前記精製排ガスに与える第１蓄熱体および第２蓄熱体とを有し、
前記ガス供給部が前記第１蓄熱体を通じて前記精製排ガスを前記燃料極に供給し、前記第１蓄熱体が蓄えた熱を前記精製排ガスに与え、前記ガス排出部が前記第２蓄熱体を通じて前記燃料極排ガスを排出し、前記第２蓄熱体が前記燃料極排ガスから受けた熱を蓄える第１蓄熱運転と、
前記ガス供給部が前記第２蓄熱体を通じて前記精製排ガスを前記燃料極に供給し、前記第２蓄熱体が蓄えた熱を前記精製排ガスに与え、前記ガス排出部が前記第１蓄熱体を通じて前記燃料極排ガスを排出し、前記第１蓄熱体が前記燃料極排ガスから受けた熱を蓄える第２蓄熱運転と、を行う点にある。
【００２１】
上記の特徴構成によれば、２つの蓄熱体を用いて第１蓄熱運転と第２蓄熱運転とを行うことにより、燃料極排ガスが有する熱を燃料ガスに与えることができ、より高いエネルギー効率で電力を生み出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係るガス製造装置の説明図
【図２】第２実施形態に係るガス製造装置の説明図
【図３】第３実施形態に係るガス製造装置の説明図
【図４】第４実施形態に係るガス製造装置および第１蓄熱運転の説明図
【図５】第４実施形態に係る第２蓄熱運転の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜第１実施形態＞
以下、第１実施形態に係るガス製造装置１００について図１を参照しながら説明する。ガス製造装置１００は、バイオガス生成部ＢＰから排出されるバイオガスを、ガス精製部２０にて精製し、その際に精製するオフガスを用いて燃料電池ＦＣにて発電する。これら一連の動作が制御装置３０により制御される。
【００２４】
〔バイオガス生成部〕
バイオガス生成部ＢＰは、有機性廃棄物を原料としてメタン発酵によりメタンガスを生成し、生成したメタンガス（原料ガス）を流通路Ｌ５１を通じてガス精製部２０へと供給する。詳しくは有機性廃棄物は、生ゴミ、畜産糞尿、剪定枝、刈芝などであり、これらがメタン生成菌により分解され、メタンが生じる。生成されたメタンガス（原料ガス）の組成の一例は、メタンが５９．１％、二酸化炭素が４０．２％、窒素が０．６％である。
【００２５】
〔ガス精製部〕
ガス精製部２０は、バイオガス生成部ＢＰから送られた原料ガスからメタン以外の不純物を分離すべく、圧力スイング式吸着法（以下、ＰＳＡ法と略称することがある）を実行可能な構成を採用している。すなわちガス精製部２０は圧力変動吸着式ガス精製装置である。ガス精製部２０は、複数（本実施形態では３つ）の吸着塔２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、オフガスタンク２１とを備えている。
【００２６】
各吸着塔２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、原料ガス中の不純物（主に二酸化炭素）を吸着する吸着材として、モレキュラーシーブカーボンが充填されている。各吸着塔２０ａ、２０ｂ、２０ｃでは、吸着工程、減圧工程、パージ工程、及び昇圧工程のプロセスを、複数の吸着塔２０ａ、２０ｂ、２０ｃで位相を異ならせて実行することにより、メタン濃度の高い製品ガスを外部に供給可能に構成されている。詳細な説明は省略するが、上述のプロセスは、流通路に設けられる複数のバルブ（図示略）の開閉により、順次実行される。ガス精製部２０にて精製された製品ガスは、流通路Ｌ６のバルブＶ５を介して、製品ガスとして供給される。
【００２７】
一方、ガス精製部２０でメタンが分離された後のオフガス（精製排ガス）は、各吸着塔２０ａ、２０ｂ、２０ｃにバルブＶ２を介して接続されたオフガスタンク２１に一時貯留される。オフガスタンク２１に貯留されたオフガスは、燃料電池ＦＣでの発電反応における燃料成分としてのメタンを含んでいる。オフガスの組成の一例は、メタンが１２．９％、二酸化炭素が８７．１％である。
【００２８】
オフガスタンク２１に貯留されたオフガスは、流通路Ｌ５２を介して燃料電池ＦＣへと導かれ、燃料電池ＦＣでの発電反応に利用される。
【００２９】
〔燃料電池〕
燃料電池ＦＣは、ガス精製部２０から排出されたオフガスを用いて発電する、固体酸化物形の燃料電池である。本実施形態ではオフガスは、流通路Ｌ５２を通じてオフガスタンク２１から燃料電池ＦＣに供給される。
【００３０】
本実施形態で用いられる燃料電池ＦＣは固体酸化物形であって、酸化物イオン伝導性をもつ固体酸化物の緻密体からなる電解質膜の一方面側に、酸化物イオンおよび電子伝導性の多孔体からなる空気極を接合し、他方面側に電子伝導性の多孔体からなる燃料極を接合してなる単セルを複数積層してなる。そして、空気極に空気（酸素含有ガス）を供給し、燃料極に水素、一酸化炭素、炭化水素等の燃料を含んだガスを供給し、７００℃程度の作動温度で動作させる。すると、空気極において酸素分子Ｏ2が電子ｅ-と反応して酸素分子イオンＯ2-が生成され、その酸素分子イオンＯ2-が電解質膜を通って燃料極に移動し、燃料極において供給された燃料の分子が酸素分子イオンＯ2-と反応することで、燃料極と空気極との間に起電力Ｅが発生し、その起電力Ｅを外部に取り出し利用することができる。
【００３１】
燃料電池ＦＣの燃料極に供給されるオフガスは、オフガスタンク２１から流通路Ｌ５２を通って熱交換器５１に送られ、熱交換器５１にて燃料電池ＦＣから排出されたカソード排ガス（燃料電池排ガス）から熱を受け取り、加熱される。次にオフガスは、加熱炉５２に送られる。加熱炉５２にはバーナー装置５３が配置されており、外部から供給された加熱用ガスがバーナー装置５３にて燃焼される。そして燃焼により生じた高温の燃焼排ガスと、供給されたオフガスとが、加熱炉５２の内部で混合される。これにより、オフガスが加熱されるとともに、加熱用ガスに含まれていた酸素のうち燃焼で消費されなかった分がオフガスに混合される。高温となったオフガスは、燃料電池ＦＣの燃料極へ供給され、含有するメタンが発電反応に用いられるとともに、燃料電池ＦＣを加熱する。
【００３２】
燃料電池ＦＣの燃料極から排出された高温のアノード排ガスは、流通路Ｌ５３により燃料電池ＦＣの空気極へ供給される。そして、アノード排ガスが含有する酸素が発電反応に用いられるとともに、アノード排ガスが燃料電池ＦＣを加熱する。
【００３３】
燃料電池ＦＣの空気極から排出された高温のカソード排ガスは、流通路Ｌ５４を通って熱交換器５１へ送られる。カソード排ガスは、熱交換器５１にてオフガスタンク２１からのオフガスに熱を与えた後、流通路Ｌ５５から排出される。
【００３４】
すなわち第１実施形態に係るガス製造装置１００は、メタンを含む原料ガスから不純物を分離して精製し製品ガスとするとともにメタンガスと不純物とを含有する精製排ガスを排出するガス精製部２０と、ガス精製部２０から排出された精製排ガスに含有されるメタンを用いて発電する固体酸化物形の燃料電池ＦＣとを有する。そしてガス精製部２０は不純物を吸着する吸着塔２０ａ、２０ｂ、２０ｃを有しＰＳＡ法により製品ガスを精製するとともに精製排ガスとしてのオフガスを排出する。原料ガスはメタン発酵により生成したバイオガスである。
【００３５】
さらに第１実施形態に係るガス製造装置１００は、供給された加熱用ガスを燃焼させるバーナー装置５３を内部に有する燃焼加熱炉５２を有し、燃焼加熱炉５２の内部にてバーナー装置５３から発生した燃焼排ガスと精製排ガスとが混合されて燃料電池ＦＣへ供給される。また、精製排ガスと燃料電池ＦＣから排出される燃料電池排ガスとを熱交換させて精製排ガスを加熱する熱交換器５１を有する。
【００３６】
＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態に係るガス製造装置１００について図２を参照しながら説明する。ガス製造装置１００は、バイオガス生成部ＢＰから排出されるバイオガスを、ガス精製部２０にて精製する。そしてその際に精製するオフガスを膜分離装置Ｍに供給し、膜分離装置Ｍの分離膜Ｍ１を透過した透過ガスを用いて、燃料電池ＦＣにて発電する。これら一連の動作が制御装置３０により制御される。以下、図２を参照して第２実施形態に係るガス製造装置１００について説明するが、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３７】
分離膜Ｍ１は、窒素や二酸化炭素等を透過し、メタンの透過が抑制された膜であって、接触したオフガス中の不純物（窒素、二酸化炭素等）を透過することでオフガス中のメタンの濃度を増加させる。分離膜Ｍ１には、酢酸セルロース、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、カーボン膜、微多孔質ガラス複合膜、ＤＤＲ型ゼオライト、多分岐ポリイミドシリカ、ポリジメチルシロキサンから選ばれる少なくとも一種の材料を主成分とするものが用いられる。
【００３８】
膜分離装置Ｍは上述の分離膜Ｍ１を有し、オフガスタンク２１から流通路Ｌ６１を通って供給されたオフガスを分離膜Ｍ１に接触させ、メタン濃度が高められたオフガスを流通路Ｌ６２へ供給する。流通路Ｌ６２は流通路Ｌ５１に接続されており、膜分離装置Ｍでメタン濃度が高められたオフガスは、バイオガス生成部ＢＰからの原料ガスに混合され、ガス精製部２０にて再び精製される。
【００３９】
膜分離装置Ｍにて分離膜Ｍ１を透過した透過ガス（精製排ガス）は、流通路Ｌ５２を通って燃料電池ＦＣへ供給される。透過ガスの組成の一例は、メタンが１．２％、二酸化炭素が９８．８％である。なお、流通路Ｌ５２における膜分離装置Ｍの下流側にはポンプＰが設けられ、分離膜Ｍ１での膜分離圧（供給されたオフガス側と精製排ガス側との圧力差）を所定の圧力以上に維持している。
【００４０】
燃料電池ＦＣの燃料極に供給される透過ガスは、流通路Ｌ５２を通って熱交換器６１に送られ、熱交換器６１にて燃料電池ＦＣから排出されたアノード排ガス（燃料電池排ガス）から熱を受け取り、加熱される。次に透過ガスは、加熱炉６２に送られる。加熱炉６２にはバーナー装置６３が配置されており、外部から供給された加熱用ガスがバーナー装置６３にて燃焼される。そして燃焼により生じた高温の燃焼排ガスと、供給された透過ガスとが、加熱炉６２の内部で熱交換して、透過ガスが加熱される。高温となった透過ガスは、燃料電池ＦＣの燃料極へ供給され、含有するメタンが発電反応に用いられるとともに、燃料電池ＦＣを加熱する。
【００４１】
燃料電池ＦＣの燃料極から排出された高温のアノード排ガスは、流通路Ｌ６４を通って熱交換器６１へ送られる。アノード排ガスは、熱交換器６１にて膜分離装置Ｍからの透過ガスに熱を与えた後、排出される。
【００４２】
燃料電池ＦＣの空気極には、ブロア２４からの空気が流通路Ｌ６５を通って供給される。ブロア２４からの空気は、熱交換器６４にて燃料電池ＦＣから排出されたカソード排ガスと熱交換して加熱され、加熱炉６２にて燃焼排ガスと熱交換して加熱される。そして燃料電池ＦＣにて発電反応に用いられた後は流通路Ｌ６６を流れ、熱交換器６４でブロア２４からの空気に熱を与えてから、カソード排ガスとして排出される。
【００４３】
すなわち第２実施形態に係るガス製造装置１００において、ガス精製部２０は、不純物を吸着する吸着塔２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、供給されたガスに含まれる不純物を透過させて供給されたガスのメタン濃度を増加させる分離膜Ｍ１とを有し、吸着塔２０ａ、２０ｂ、２０ｃにおいてＰＳＡ法にて製品ガスが精製されるとともにオフガスが排出され、オフガスが分離膜Ｍ１によりメタン濃度が増加され、分離膜を透過した透過ガスが精製排ガスとしてガス精製部２０から排出される。
【００４４】
＜第３実施形態＞
第３実施形態では第２実施形態と同様に、膜分離装置Ｍからの透過ガスを用いて燃料電池ＦＣでの発電が行われる。以下、図３を参照して第３実施形態に係るガス製造装置１００について説明するが、第２実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４５】
燃料電池ＦＣの燃料極に供給される透過ガスは、流通路Ｌ５２を通って熱交換器６１に送られ、熱交換器６１にて燃料電池ＦＣから排出されたアノード排ガス（燃料電池排ガス）から熱を受け取り、加熱される。次に透過ガスは、加熱炉６２に送られる。加熱炉６２にはバーナー装置６３が配置されており、外部から供給された加熱用ガスがバーナー装置６３にて燃焼される。そして燃焼により生じた高温の燃焼排ガスと、供給された透過ガスとが、加熱炉６２の内部で熱交換して、透過ガスが加熱される。高温となった透過ガスは、燃料電池ＦＣの燃料極へ供給され、含有するメタンが発電反応に用いられるとともに、燃料電池ＦＣを加熱する。
【００４６】
燃料電池ＦＣの燃料極から排出された高温のアノード排ガスは、流通路Ｌ６４を通って熱交換器６１および熱交換器６４へ送られる。アノード排ガスは、熱交換器６１にて膜分離装置Ｍからの透過ガスに熱を与え、熱交換器６４にてブロア２４からの空気に熱を与えた後、排出される。
【００４７】
燃料電池ＦＣの空気極には、ブロア２４からの空気が流通路Ｌ６５を通って供給される。ブロア２４からの空気は、熱交換器６４にて燃料電池ＦＣから排出されたアノード排ガスと熱交換して加熱される。そして燃料電池ＦＣにて発電反応に用いられた後は流通路Ｌ６６を通ってカソード排ガスとして排出される。
【００４８】
＜第４実施形態＞
第４実施形態に係るガス製造装置１００の燃料電池ＦＣは、第１蓄熱体Ｈおよび第２蓄熱体Ｋを有している。以下、図４および図５を参照して、第４実施形態に係るガス製造装置１００の構成と、ガス製造装置１００で行われる第１蓄熱運転、第２蓄熱運転について説明する。
【００４９】
〔蓄熱体を用いた蓄熱運転〕
上述したとおり固体酸化物形である燃料電池ＦＣは、燃料極と空気極と電解質とを有している。そして燃料極における気体の流路の一方の端部に第１蓄熱体Ｈが、他方の端部に第２蓄熱体Ｋが配置されている。これら蓄熱体は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を炭化ケイ素（ＳｉＣ）のカプセルに封入したものであり、塩化ナトリウムが溶融することにより蓄熱し、凝固することにより放熱する。すなわち、第４実施形態に係るガス製造装置１００は、燃料極から排出されるアノード排ガス（燃料極排ガス）から受けた熱を蓄えて、蓄えた熱を透過ガス（精製排ガス）に与える第１蓄熱体Ｈおよび第２蓄熱体Ｋとを有している。
【００５０】
流通路Ｌ５２が、流通路Ｌ７１および流通路Ｌ７５、第１蓄熱体Ｈを経由して、燃料電池ＦＣの燃料極における気体の流路の一方の端部に接続される。流通路Ｌ７１の途中にバルブＶ７１が設けられている。また流通路Ｌ６０は、流通路Ｌ７２および流通路Ｌ７６、第２蓄熱体Ｋを経由して、燃料電池ＦＣの燃料極における気体の流路の他方の端部に接続される。流通路Ｌ７２の途中にバルブＶ７２が設けられている。
【００５１】
流通路Ｌ７１と流通路Ｌ７５との接続点に、流通路Ｌ７３が接続されている。流通路Ｌ７３にはバルブＶ７３が設けられ、流通路Ｌ７３の一端は大気に開放されている。流通路Ｌ７２と流通路Ｌ７６との接続点に、流通路Ｌ７４が接続されている。流通路Ｌ７４にはバルブＶ７４が設けられ、流通路Ｌ７４の一端は大気に開放されている。
【００５２】
ブロア２４からの空気が流通路Ｌ７７を通って燃料電池ＦＣの空気極に供給され、燃料電池ＦＣの空気極からのカソード排ガスは、流通路Ｌ７８を通って排出される。
【００５３】
以上のように構成されたガス製造装置１００において、第１蓄熱体Ｈが放熱し第２蓄熱体Ｋが蓄熱する第１蓄熱運転と、第１蓄熱体Ｈが蓄熱し第２蓄熱体Ｋが放熱する第２蓄熱運転とが、交互に行われる。
【００５４】
〔第１蓄熱運転〕
図４は第１蓄熱運転を行う際のガス製造装置１００の状態を示している。第１蓄熱運転を行う際、バルブＶ７１が開かれ、バルブＶ７３が閉じられ、バルブＶ７２が閉じられ、バルブＶ７４が開かれる。そして透過ガス、アノード排ガスおよびカソード排ガスは、図中太線で示される経路を通流する。
【００５５】
ポンプＰにより送られる透過ガスは、流通路Ｌ７１および流通路Ｌ７５を通り、第１蓄熱体Ｈに達し、第１蓄熱体Ｈから熱を受け取って高温のガスとなり、燃料電池ＦＣの燃料極に供給される。そして透過ガスが含有するメタンが発電反応に用いられる。なお第１蓄熱体Ｈは、第１蓄熱運転に先立つ第２蓄熱運転にて予め熱を蓄えている。
【００５６】
燃料電池ＦＣの燃料極より流出した高温のアノード排ガスは、第２蓄熱体Ｋに熱を与え、流通路Ｌ７４を通って排出される。第１蓄熱運転を所定の時間継続した後、第１蓄熱運転を終了し、後述する第２蓄熱運転を開始する。
【００５７】
すなわちガス製造装置１００では、ガス供給部Ｄ（ポンプＰ、流通路Ｌ５２、Ｌ７１、Ｌ７５）が第１蓄熱体Ｈを通じて透過ガス（精製排ガス）を燃料極に供給し、第１蓄熱体Ｈが蓄えた熱を透過ガスに与え、ガス排出部Ｅ（流通路Ｌ７６、Ｌ７４）が第２蓄熱体Ｋを通じてアノード排ガス（燃料極排ガス）を排出し、第２蓄熱体Ｋがアノード排ガスから受けた熱を蓄える第１蓄熱運転が行われる。
【００５８】
〔第２蓄熱運転〕
図５は第２蓄熱運転を行う際のガス製造装置１００の状態を示している。第２蓄熱運転を行う際、バルブＶ７１が閉じられ、バルブＶ７３が開かれ、バルブＶ７２が開かれ、バルブＶ７４が閉じられる。そして透過ガス、アノード排ガスおよびカソード排ガスは、図中太線で示される経路を通流する。
【００５９】
ポンプＰにより送られる透過ガスは、流通路Ｌ７２および流通路Ｌ７６を通り、第２蓄熱体Ｋに達し、第２蓄熱体Ｋから熱を受け取って高温のガスとなり、燃料電池ＦＣの燃料極に供給される。そして透過ガスが含有するメタンが発電反応に用いられる。なお第２蓄熱体Ｋは、第２蓄熱運転に先立つ第１蓄熱運転にて予め熱を蓄えている。
【００６０】
燃料電池ＦＣの燃料極より流出した高温のアノード排ガスは、第１蓄熱体Ｈに熱を与え、流通路Ｌ７３を通って排出される。第２蓄熱運転を所定の時間継続した後、第２蓄熱運転を終了し、上述した第１蓄熱運転を開始する。
【００６１】
すなわちガス製造装置１００では、ガス供給部Ｄ（ポンプＰ、流通路Ｌ５２、Ｌ７２、Ｌ７６）が第２蓄熱体Ｋを通じて透過ガス（精製排ガス）を燃料極に供給し、第２蓄熱体Ｋが蓄えた熱を透過ガスに与え、ガス排出部Ｅ（流通路Ｌ７５、Ｌ７３）が第１蓄熱体Ｈを通じてアノード排ガス（燃料極排ガス）を排出し、第１蓄熱体Ｈがアノード排ガスから受けた熱を蓄える第２蓄熱運転が行われる。
【００６２】
＜別実施形態＞
（１）上述の実施形態では、アノード排ガスまたはカソード排ガスから排熱を回収するよう構成したが、排熱回収を行わない構成も可能である。
【００６３】
（２）上述の第２実施形態では分離膜Ｍ１を透過した透過ガスを用いて燃料電池ＦＣで発電する例を示したが、オフガスと透過ガスの両方を燃料電池ＦＣに供給して、両方を用いて発電するように構成してもよい。
【００６４】
（３）上述の第２実施形態では、第１蓄熱運転を所定の時間継続した後、第１蓄熱運転を終了して第２蓄熱運転を開始し、第２蓄熱運転を所定の時間継続した後、第２蓄熱運転を終了して第１蓄熱運転を開始するよう構成した。これを、第１蓄熱体Ｈまたは第２蓄熱体Ｋの温度に基づいて第１蓄熱運転と第２蓄熱運転とを切り換えるよう構成してもよい。
【００６５】
（４）上述の第１実施形態ではオフガスの加熱を熱交換器５１で行い、第２実施形態では透過ガスの加熱を蓄熱体を用いて行った。これらの組合せを入れ替えてもよい。すなわち、オフガスの加熱を蓄熱体を用いて行ってもよいし、透過ガスの加熱を熱交換器５１を用いて行ってもよい。
【００６６】
なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
２０      ：ガス精製部
２０ａ    ：吸着塔
２０ｂ    ：吸着塔
２０ｃ    ：吸着塔
５１      ：熱交換器
５２      ：加熱炉
５３      ：バーナー装置
６１      ：熱交換器
１００    ：ガス製造装置
Ｄ        ：ガス供給部
Ｅ        ：ガス排出部
ＦＣ      ：燃料電池
Ｈ        ：第１蓄熱体
Ｋ        ：第２蓄熱体
Ｍ１      ：分離膜
【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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