(57)【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）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。
【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１０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１０において、吸着材が充填された塔Ｐが複数（図１０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１０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）。
【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２：図７〜図９）。
【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。
【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。
【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。
【００９１】
図７〜図９は、本発明の第３実施形態を示している。
図７から明らかな様に、第３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７において、全体を符号１０５で示す第３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７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７では図示されていないが、バイパスラインＬ１ｂは、ＰＳＡ１（図７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７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７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７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７では図示されていないが、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７で示すオフガス燃焼装置の起動手順について、図８を参照して説明する。
図８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９の制御）に移行する。
【００９８】
図９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７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７の左側）にはブロワ８が設けられている。
【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実施形態の定常時の制御を示すフローチャート。
【図１０】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、２３・・・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
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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