高温作動型燃料電池システム
【課題】比較的小規模のユーザー（例えば、一般家庭や中小規模の飲食店、食品加工工場等）の電力需要や熱需要を上回る余剰発電出力や余剰熱出力を有効利用することが出来て、当該比較的小規模のユーザーからの廃棄物の処理に寄与することが出来る様な高温作動型燃料電池システムを提供する。
【解決手段】廃棄物１２を減容処理するための減容処理容器１０を備え、該減容処理容器１０には、燃料電池１の高温排ガス、燃料電池の発電部分から抽気される高温ガス（抽気ガス）、燃料電池１の発電出力が供給される電気加熱装置（電気ヒーター）により加熱される空気の何れかが供給される。
【解決手段】廃棄物１２を減容処理するための減容処理容器１０を備え、該減容処理容器１０には、燃料電池１の高温排ガス、燃料電池の発電部分から抽気される高温ガス（抽気ガス）、燃料電池１の発電出力が供給される電気加熱装置（電気ヒーター）により加熱される空気の何れかが供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）の様な高温作動型燃料電池を具備するシステムに関する。より詳細には、本発明は、一般家庭や中小規模の飲食店や食品加工工場の様な、比較的小規模のユーザーから生じる廃棄物の処理に寄与することが出来る様な高温作動型燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭や中小規模の飲食店、食品加工工場など、電力需要と熱需要に加え、日常的に生ごみに代表される有機性廃棄物が1日当り一トン未満の規模で生成している需要家では、照明、動力等の電力負荷と給湯、暖房などの熱需要があることに加え、食事や飲食サービス、食品加工等に伴う生ごみが日常的に発生している。そして、衛生上の理由や保管スペースの問題から、これらのゴミはその都度まとめ、収集場に運んで処理業者に処分依頼を行うという、煩雑で不快な作業を頻繁に行う必要があった。
【０００３】
家庭や中小規模の飲食店、食品加工工場などを一部のユーザーとする発電システムであって、固体酸化物燃料電池(ＳＯＦＣ)や溶融炭酸塩型燃料電池(ＭＣＦＣ)といった、高温作動型燃料電池を利用する燃料電池システムは、炭化水素系燃料を改質して利用し、ＳＯＦＣでは６００〜１０００℃程度、ＭＣＦＣでは約５００〜９００℃程度の高温で作動させる。
【０００４】
従ってこれら燃料電池の排気ガスは、家庭を想定した１ｋＷ級でも、１５０〜２００℃程度、業務用を想定した５〜数十ｋＷ級では２００〜５００℃以上と、高温であるのが一般的である。
【０００５】
上記燃料電池は、高温排ガスの熱エネルギーを、排ガス熱交換器を利用して、風呂や厨房などの給湯等も行わせることで、電力と熱を需要家に供給するコージェネレーションシステムとすることが一般的である。
【０００６】
ここで、固体酸化物燃料電池(ＳＯＦＣ)や溶融炭酸塩型燃料電池(ＭＣＦＣ)などの高温作動型燃料電池からの高温排気を利用し、これを熱分解炉に投入することで生ごみ等の廃棄物を熱分解反応させ、廃棄物を高速減容処理するとともに、発生したＣＯとＨ２の混合ガス（熱分解ガス）を生成し、前記燃料電池の燃料として利用する、廃棄物発電システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
又、生ごみを高速減容処理する装置として、生ごみを収納して乾燥させる乾燥用容器と、この容器に設けられた生ごみ撹拌手段と、乾燥容器内にブロワーと電気ヒーターを利用して温風を吹付ける温風発生装置と乾燥処理に伴って生じる蒸気と臭気成分を含む排気ガスを脱臭し、ブロワーにて排気する排気手段を設け、前記温風を乾燥容器内下方に向う旋回流とすることで、乾燥した生ごみが巻き上げられない様にした生ごみ乾燥処理機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
さらに、多量の生ごみを高速処理する際に発生するガスの脱臭エネルギーを低減できる生ごみ処理装置として、生ごみ処理槽の生成ガスに補助燃料を加えて混合気を形成し、この混合気を燃焼部で触媒燃焼させる生ごみ処理装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
その装置は、上記燃焼部における発熱や、燃焼部での排気ガスの持つ熱を生ごみ処理層に伝達することで、生ごみの乾燥・減容処理に利用することも特徴としている。加えて電気ヒーターを利用することで、上記脱臭手段における燃焼用触媒の外周部上流温度が所定値になるよう、制御する手段も設けている。
生ごみ処理の方法としては、４０〜６０℃に加温した処理容器内で微生物を活性させ、微生物の分解速度を速める高速減容処理である促進微生物方式を想定しており、上記提案は、この方式を用いる場合に生ごみ処理層から放出される発酵ガスや臭気成分の課題と、生ごみ処理槽の加熱エネルギー確保の課題を解決する手段として提案されている。
【０００９】
家庭や飲食店、食品加工工場などでは、一日における電力と熱（給湯）の需要が時間や曜日によって大きく変化するが、これらの需要変化に対応し、常に高い効率で熱電併給できるシステムや、その運転方法が提供されていない。特に家庭においては休日や夜間、店舗・工場においては休業時間帯は、電力、熱共に需要が減少するのが一般的である。
しかし、高温作動型燃料電池は、熱自立や省エネ性維持等の理由から、完全な起動・停止を伴うＤＳＳ（１回／１日、起動・停止）運用は困難であり、これらの時間帯では燃料電池が熱自立を維持できる最低出力状態の運転を保持する準ＤＳＳ運用を行うことが現実的である。その場合、需要家の電力や熱の需要量によっては、余剰の発電出力や排気ガスの熱が発生することとなり、これらを有効利用することは、省エネルギー化や環境負荷の低減の観点から、重要な課題となっている。
【００１０】
前述の特許文献１で引用した熱分解方式による廃棄物の減容化は、残渣成分が少ないことに加え、生成する熱分解ガスが高温作動型燃料電池の燃料ガス成分に近いために再利用もしやすく、省エネルギーや廃棄物処理問題を解決できる可能性が有る。しかし一般的に、熱分解方式は１日当りの廃棄物処理量が、数トン〜数十トンクラスの比較的大きな処理システムでなければ、高温の反応炉を運転させる熱分解が維持出来ないという問題を抱えている。
従ってこの方式では、廃棄物発電システムが大規模である必要があり、システムの運転を維持するためには、家庭や店舗の夫々の場所で発生する廃棄物を、日常的に収集し、安定供給する必要が生じてしまう。従って、需要家側から見れば、そのシステムを運用するためには、従来通り発生する廃棄物を、そのままの状態で発生の度にまとめて収拾場まで運搬しなければならず、不快で煩雑な作業を頻繁に行わざるを得ないという課題がある。
【００１１】
また、前述の文献２で引用した技術では、生ごみを高速減容処理するため、温風発生用ヒーターや吸・排気用のブロワー及び撹拌手段等で多量の電力を消費する。電気ヒーター等、これら電力には直流供給されるほうがよいものもあるが、交流の系統電力を利用すれば直流変換する際にロスが生じる。温風を乾燥機内に吹付ける方法が改善されているものの、乾燥ゴミに温風を吹付けることで、乾燥ゴミが巻き上げられ、容器内などで散乱する課題は依然として残っている。
【００１２】
さらに、前述の文献３で引用した技術では、生ごみ処理層での生成ガスに、他の燃料を加えて燃焼させるため、省エネルギーの点で課題が残る。特に多量の空気を含む排気ガスに含まれる生成ガス（可燃成分）の濃度は比較的低いため、これを触媒燃焼で処理する際には、補助燃料の投入量が相対的に多くなり、省エネルギー性が大きく損なわれてしまう。触媒燃焼を確実に行うために、触媒燃焼部の外周上流側に電気ヒーターを設けて加温制御を行っているが、加熱用や制御動作のための電力が必要となっている。電気ヒーター用等、これら電力には直流供給されるほうが良いものもあるが、その場合、交流系統電力を利用すれば、交流・直流変換の際にロスが生じてしまう。
【特許文献１】特開２００３-２４３０１９号公報
【特許文献２】特開２００３-２４８９６号公報
【特許文献３】特開２００３-１７５３７１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、比較的小規模のユーザー（例えば、一般家庭や中小規模の飲食店、食品加工工場、各種オフィス等）の電力需要や熱需要を上回る余剰発電出力や余剰熱出力を有効利用することが出来て、当該比較的小規模のユーザーからの廃棄物の処理に寄与することが出来る様な高温作動型燃料電池システムの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の高温作動型燃料電池システムは、廃棄物（１２）を減容処理するための減容処理容器（１０）を備え、該減容処理容器（１０）には、燃料電池（１）の高温排ガス、燃料電池の発電部分から抽気される高温ガス（抽気ガス）、燃料電池（１）の発電出力が供給される電気加熱装置（電気ヒーター１４ｈ）により加熱される空気の何れかが供給されることを特徴としている（図１）。
【００１５】
本発明において、前記減容処理容器（１０Ａ）のケーシングは多層構造となっており、廃棄物が貯留する内部ケーシング（１１Ａ）と、その直ぐ外側のケーシング（１１Ｂ）との間の空間に、燃料電池（１）の高温排ガス、燃料電池（１）の発電部分から抽気される高温ガス（抽気ガス）、燃料電池（１）の発電出力が供給される電気加熱装置（電気ヒーター１４ｈ）により加熱される空気の何れかが供給される様に構成されているのが好ましい（図２）。
この場合（図２の場合）、減容処理容器（１１Ａ）内の廃棄物を脱水乾燥処理するか、或いは、現要処理容器（１１Ａ）内の温度を４０℃〜６０℃にして、微生物の作用により廃棄物（１２）を処理するのが好ましい。
【００１６】
本発明の高温作動型燃料電池は、廃棄物（１２）を減容処理するための減容処理容器（１０Ｂ）を備え、該減容処理容器（１０Ｂ）には減容処理容器加熱用の電気加熱装置（例えば電気ヒーター１６）が設けられており、該減容処理容器加熱用の電気加熱装置（例えば電気ヒーター１６）には燃料電池（１）の発電出力が供給されることを特徴としている（図３）。
この場合（図３）も、減容処理容器（１０Ｂ）内の廃棄物（例えば生ゴミ１２）を脱水乾燥処理するか、或いは、減容処理容器（１０Ｂ）内の温度を４０℃〜６０℃にして、微生物の作用により廃棄物（１２）を処理するのが好ましい。
【００１７】
本発明において、前記減容処理容器（１０）内の廃棄物（１２）を攪拌する攪拌用電気モータ（１３ｍ）と、減容処理容器（１０）からの排ガス（減容処理容器１０から排出される臭気成分を含んだ排気）を排気するためのブロワー（２０）と、減容処理容器（１０）からの排気を脱臭処理するための脱臭装置（３０）を有し、該電気モータ（１３ｍ）、ブロワー（２０）、脱臭装置（３０）には燃料電池（１）の発電出力が供給されるのが好ましい（図４）。
【００１８】
ここで、前記脱臭装置は、減容処理容器（１０）からの排気が流過するライン（Ｌｈ４）に介装された脱臭触媒（３１）と、該脱臭触媒（３１）よりも減容処理容器（１０）側に設けられ且つ脱臭触媒（３１）に流入する（減容処理容器１０からの）排気を加熱する脱臭触媒流入排気加熱用電気加熱装置（電気ヒーター３１ｈ）とを有し、該脱臭触媒流入排気加熱用電気加熱装置（電気ヒーター３１ｈ）には燃料電池（１）の発電出力が供給されるのが好ましい（図５）。
【００１９】
或いは、前記脱臭装置として、燃料電池（１）の発電出力が供給されるオゾン発生装置（オゾナイザー３３）を用いることが可能である（図６）。
【００２０】
本発明において、減容処理容器（１０Ａ）が多層構造をしている場合に（図２参照）、減容処理容器（１０Ａ）の排ガスが流過するライン（Ｌｈ４）に精製器（３４）を介装し、該精製器（３４）は減容処理容器（１０Ａ）からの排ガスから燃料成分（メタンＣＨ４やプロパンＣ３Ｈ８等）を抽出し且つ抽出した燃料成分を燃料電池（１）の燃料供給系（４における改質器上流の領域）に供給する様に構成されているのが好ましい（図７）。
この場合、該精製器（３４）は、燃料電池（１）の出力電流により作動するのが好ましい。
【００２１】
また、本発明において、熱需要に対処するための熱交換器（給湯・温水暖房用の熱交換器４０）を設け、該熱交換器（４０）には燃料電池（１）の高温排ガス或いは燃料電池（１）の発電部分から抽気される高温ガス（抽気ガス）の何れかが供給される様に構成されているのが好ましい（図８〜図１３）。
ここで、燃料電池（１）の高温排ガス或いは燃料電池の発電部分から抽気される高温ガス（抽気ガス）の前記熱交換器（４０）に供給されない方は、前記減容処理容器（１０）に供給される。
【００２２】
本発明において、電力需要監視装置（例えば、需要者側の電力計Ｍｅ２）と、熱需要監視装置（例えば、需要者側の給湯量センサ、需要者側の暖房用温水流量センサＭｗ２及び温度センサ）と、電力出力監視装置（例えば、出力電力センサＭｅ２）と、熱出力監視装置（給湯量センサＭｗ１、暖房用温水流量センサ及び温度センサ）と、減容処理容器（１０）内の廃棄物計測装置（例えば質量センサ７０：質量や含水率を計測）と、制御手段（統合制御コントローラー６０）とを備え、該制御手段（統合制御コントローラー６０）は、電力需要及び熱需要が少ない時間帯（例えば、深夜〜早朝の時間帯）には発電出力及び／又は熱出力は減容処理容器（１０）における廃棄物処理に用いられ、電力需要及び熱需要が多い時間帯（例えば、昼間の時間帯）には余剰出力（余剰の発電出力及び／又は余剰の熱出力）のみが減容処理容器（１０）における廃棄物処理に用いられる制御を行う様に構成されているのが好ましい（図１４〜図２０）。
ここで、バックアップ加熱用の加熱装置（例えば、バックアップ用給湯装置等）と、該加熱装置による加熱量計測装置（例えば、バックアップ用給湯装置への燃料供給量計測装置）とを設けているのが好ましい。
【００２３】
この様に構成された高温作動型燃料電池（図１４〜図２０）の制御方法において、電力需要及び熱需要が少ない時間帯（例えば、深夜〜早朝の時間帯）には発電出力及び／又は熱出力は減容処理容器（１０）における廃棄物処理に用いられ、電力需要及び熱需要が多い時間帯（例えば、昼間の時間帯）には余剰出力（余剰の発電出力及び／又は余剰の熱出力）のみが減容処理容器（１０）における廃棄物処理に用いられるのが好ましい（図１９、図２０）。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、家庭における休日夜間や、店舗、工場における休業時間帯に、それまで余剰しがちだった電力と熱を利用して、廃棄物を減容処理することで、ごみ処理のエネルギーとして有効活用出来るため、各家庭や店舗、工場でのエネルギーの無駄が減少し、省エネ性が向上する。
【００２５】
また、ごみ処理のための電気ヒーター加熱や粉砕撹拌、脱臭や搬送動力などで、燃料電池の直流出力を利用するため、従来の系統電力（交流）を用いるごみ処理に比べて、省エネ性が高いゴミ処理が可能となる。
【００２６】
各需要家におけるオンサイト廃棄物減容処理により、各需要家が排気するゴミの体積と質量が減少（例えば、生ごみをそのまま収集するのに比べ１／７の容積まで減容）するため、ゴミの収集や処理場で消費する処理のエネルギーを大幅に削減することが出来る。
即ち、ゴミの収集、運搬を含めたごみ処理サイクル全体のエネルギー削減効果が大である。
【００２７】
各需要家におけるオンサイト廃棄物減容処理により、従来問題となっていた、日常的に発生する廃棄物を、そのままの状態で発生の度にまとめて収集するという、不快で煩雑な作業から開放される。
【００２８】
上述した様な構成を具備する本発明の高温作動型燃料電池システム（図１の燃料電池システム）によれば、燃料電池（１）の高温排ガス、燃料電池（１）の発電部分から抽気される高温ガス（抽気ガス）、燃料電池（１）の発電出力が供給される電気加熱装置（電気ヒーター１４ｈ）により加熱される空気の何れかが減容処理容器（１０）に供給され、減容処理容器（１０）内の廃棄物（例えば、生ゴミ１２）を加熱し、乾燥して、その容積を減少させる（減容する）。
そのため、高温作動型燃料電池（１）における余剰発電出力や余剰熱出力を有効利用することが出来て、当該比較的小規模のユーザーからの廃棄物の処理に寄与することが出来るのである。
ここで、通常の電気加熱装置（例えば電気ヒーター１４ｈ）は、直流電流を供給される方が（交流電源で駆動するよりも）効率が良い。本発明では、上記電気加熱装置（１４ｈ）の駆動電流は高温作動型燃料電池の出力電流、すなわち直流電流であるので、電気加熱装置を効率良く用いることが出来る。
【００２９】
そして、前記減容処理容器（１０Ａ）を多層構造にせしめ、廃棄物（１２）が貯留する内部ケーシング（１１Ａ）と、その直ぐ外側のケーシング（１１Ｂ）との間の空間に、燃料電池（１）の高温排ガス、燃料電池（１）の発電部分から抽気される高温ガス（抽気ガス）、燃料電池（１）の発電出力が供給される電気加熱装置（電気ヒーター１４ｈ）により加熱される空気の何れかが供給される様に構成すれば（図２）、減容処理容器（１０Ａ）に供給される高温の気体が水蒸気を包含していても包含していなくとも、その保有する熱量のみが廃棄物（例えば生ゴミ１２）を加熱して、乾燥・減容するのに利用されるので、水蒸気を包含しない抽気ガスを利用できない場合でも、確実に廃棄物（例えば生ゴミ１２）を乾燥・減容することが可能になる。
【００３０】
減容処理容器（１０Ｂ）に減容処理容器加熱用の電気加熱装置（例えば電気ヒーター１６）を設け、該減容処理容器加熱用の電気加熱装置（例えば電気ヒーター１６）には燃料電池（１）の発電出力が供給される様に構成した本発明によれば（図３）、減容処理容器加熱用の電気加熱装置（例えば電気ヒーター１６）により廃棄物（生ゴミ１２）が加熱され、減容される。
この場合においても、減容処理容器加熱用の電気加熱装置（例えば電気ヒーター１６）の駆動電流は高温作動型燃料電池（１）の出力電流、すなわち直流電流であるので、減容処理容器加熱用の電気加熱装置（例えば電気ヒーター１６）を効率良く用いることが出来るのである。
【００３１】
本発明において、前記減容処理容器（１０）内の廃棄物を攪拌、破砕する攪拌・破砕用電気モータ（１３ｍ）と、減容処理容器（１０）から排気するためのブロワー（２０）と、減容処理容器（１０）からの排気を脱臭処理するための脱臭装置（３０）を有し、該電気モータ（１３ｍ）、ブロワー（２０）、脱臭装置（３０）には燃料電池（１）の発電出力が供給されれば（図４）、生ゴミ等の廃棄物（１２）を処理した際に生じる悪臭が減容処理容器（１０）周囲の環境に悪影響を与えることが確実に防止される。
【００３２】
ここで、前記脱臭装置が、脱臭触媒（３１）と該脱臭触媒（３１）に流入する（減容処理容器１０からの）排気を加熱する脱臭触媒流入排気加熱用電気加熱装置（電気ヒーター３１ｈ）とで構成され、該脱臭触媒流入排気加熱用電気加熱装置（電気ヒーター３１ｈ）には燃料電池（１）の発電出力が供給されれば（図５）、減容処理容器（１０）からの排気の悪臭が確実に除去されると共に、直流である燃料電池出力が使用されるので、脱臭触媒流入排気加熱用電気加熱装置（電気ヒーター３１ｈ）における効率が向上する。
【００３３】
或いは、前記脱臭装置として、燃料電池（１）の発電出力が供給されるオゾン発生装置（オゾナイザー３３）を用いれば（図６）、減容処理容器（１０Ｂ）からの排気に包含される臭気成分（悪臭成分）がオゾンの強力な酸化力により酸化されて、確実に脱臭される。それと共に、直流である燃料電池出力が供給されるので、オゾン発生装置（３３）の効率が向上する。
【００３４】
ここで、廃棄物を発酵処理にて減容する場合に、減容過程で精製する醗酵ガスは二酸化炭素（ＣＯ２）とメタン（ＣＨ４）やプロパン（Ｃ３Ｈ８）等との混合物であり、当該醗酵ガスから二酸化炭素（ＣＯ２）を除去すれば、燃料電池の燃料供給系の改質器上流側領域に供給される燃料ガスと組成は変わらなくなる。
そこで、本発明において、減容処理容器（１０Ａ）の排ガスが流過するライン（Ｌｈ４）に精製器（３４）を介装し、該精製器（３４）は減容処理容器（１０Ａ）からの排ガスから燃料成分を抽出し且つ抽出した燃料成分を燃料電池（１）の燃料供給系（４）に供給する様に構成すれば（図７）、廃棄物（例えば生ゴミ１２）処理により生成される醗酵ガスの有効利用が図られる。
【００３５】
本発明において、熱需要に対処するための熱交換器（給湯・温水暖房用の熱交換器４０）を設け、該熱交換器（４０）には燃料電池（１）の高温排ガス或いは燃料電池（１）の発電部分から抽気される高温ガス（抽気ガス）の何れかが供給される様に構成すれば（図８〜図１３）、熱交換器（４０）に供給された高温ガス（高温排ガス或いは抽気ガスのいずれか一方）が保有する熱量によりユーザー（例えば、一般家庭や中小規模のオフィス）の熱需要に対処することが出来る。
ここで、熱交換器（４０）には供給されなかったもう一方の高温ガス（高温排ガス或いは抽気ガスの内、熱交換器４０に供給されなかった方）を減容処理容器（１０）へ供給すれば、熱需要に対処すると同時に、廃棄物処理を行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
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。
先ず、図１を参照して第１実施形態を説明する。
【００３７】
第１実施形態の高温作動型燃料電池システムは、発電システムは、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）といった高温作動型燃料電池において、燃料電地の高温排気ガスか、発電部を冷却する際に得られる高温抽気ガスか、発電した電力の内、一つ以上を利用することで廃棄物を高速減容処理する廃棄物減容処理機能付き高温作動型燃料電池の実施形態である。
【００３８】
図１において、高温作動型燃料電池（以降、高温作動型燃料電池を、燃料電池と略記する）１には、燃料電池１の発電モジュール等の温度を計測し、図示しない制御手段に図示しない信号ラインで前記計測した温度情報を伝送する、温度計測器２が取り付けられている。
【００３９】
燃料電池１で発電された電力（直流電流）は、燃料電池１側の出力電力ラインＬｅ１によってパワーコンディショナーを経由して、電力系統５０に系統連系して供給する様に構成されている。
なお、「パワーコンディショナー」なる文言は、符号８で示すＤ／Ｄコンバータと符号９で示すインバータと、符号３で示す発電出力調整機構とを、包括的に表現する文言である。
【００４０】
燃料電池１側の出力電力ラインＬｅ１には、燃料電池１の電力出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を調整するため、Ｄ／Ｄコンバータ８と、インバータ９を介装している。
【００４１】
当該システムは、燃料電池１に燃料を供給する燃料供給ライン４と燃料電池１の酸化剤（例えば空気）を供給する酸化剤供給ライン６を備えており、燃料供給ライン４には燃料電池１に供給する燃料供給量を制御する燃料調整弁５が、一方、酸化剤供給ライン６には燃料電池１に供給する酸化剤（例えば、空気）供給量を制御する酸化剤調整弁７が介装されている。又、燃料電池１の発電モジュールには流量制御弁Ｖａを介装した冷却用空気供給ラインＬａが連通し、そのラインＬａを介して冷却用空気が供給される。
【００４２】
燃料電池１のオフガス燃焼部１ａには燃料電池１の高温排ガスを排出する第１の排気系Ｌｈ１が接続されている。又、燃料電池１の発電モジュールには発電モジュールの抽気高温排ガスを排出する第２の排気系Ｌｈ２が接続されている。
【００４３】
第１の排気系Ｌｈ１は、オフガス燃焼部１ａから下流に向って、配管Ｌｈ１１、第１の三方弁（切換弁）Ｖｈ１、配管Ｌｈ１２、合流点Ｇ、配管Ｌｈ１３、第３の三方弁（切換弁）Ｖｈ３及び配管Ｌｈ１４とが互いに接続されて構成されている。
【００４４】
一方第２の排気系Ｌｈ２は、燃料電池１の発電モジュールから下流に向って、配管Ｌｈ２１、第２の三方弁（切換弁）Ｖｈ２、第２の三方弁（切換弁）Ｖｈ２で分岐する配管Ｌｈ２２及びＬｈ２３とが互いに接続されて構成され、配管Ｌｈ２２は、前記合流点Ｇにおいて、第１の排気系Ｌｈ１に合流している。
【００４５】
第１の排気系の第３の三方弁Ｖｈ３からは、廃棄物処理用の排気管Ｌｈ３が廃棄物処理装置を構成する廃棄物処理容器（減容処理容器；以降、廃棄物処理容器を減容処理容器という）１０内に連通して、高温の排気を減容処理容器１０に投入する様に構成されている。
【００４６】
ここで、廃棄物処理装置は、廃棄物処理容器（減容処理容器）１０と減容処理容器１０に溜められた廃棄物１２をモータ１３ｍによって粉砕・撹拌する粉砕・撹拌機１３とで構成されており、燃料電池１が排出する高温排気の一部（オフガス燃焼部１ａから排出される排気の一部、及び／又は発電モジュールから直接排出される抽気ガスの一部）を、排気管Ｌｈ３を介して減容処理容器１０内に吹き込むように構成されている。
【００４７】
第１の排気系Ｌｈ１に介装された第１の三方弁Ｖｈ１は、弁操作によって、排気の一部、或いは全量を大気側に放出することも出来る。
第２の排気系に介装された第２の三方弁Ｖｈ２は、弁操作によって、排気の一部或いは全量を、配管Ｌｈ２３を介して、図示しない排熱利用系に送ることも、配管Ｌｈ２２を介して、合流点Ｇ側に流すことも出来る。
第１の排気系に介装された第３の三方弁Ｖｈ３は、弁操作によって、排気の一部或いは全量を、配管Ｌｈ３を介して廃棄物処理装置の減容処理容器１０側に送ることも、排気管Ｌｈ１４を経由して大気に放出することも出来る。
【００４８】
廃棄物処理装置の減容処理容器１０には排気ラインＬｈ４が接続されており、減容処理容器１０内で廃棄物１２に熱を与えた後の排気ガス及び、廃棄物処理の過程で生じるガス類を、排気ラインＬｈ４を介して、減容処理容器１０外に排出する様に構成されている。又、排気ラインＬｈ４の途中にはドレン管Ｌｄが分岐しており、排気ラインＬｈ４を流過する過程で排気ガス中に含まれる水蒸気が凝縮して生じた水分を途中で除去する様に構成されている。
更に、排気ラインＬｈ４の減容処理容器１０とドレン管Ｌｄの間の領域には、ブロワー２０が介装されており、減容処理容器１０内で発生するガス及び排気を吸引して強制的に減容処理容器１０外に排出する様に構成されている。
【００４９】
図示の例では、ブロワー２０とは別の、電気ヒーター１４ｈを有する温風ブロワー１４から減容処理容器１０内に温風が送られるように構成されている。
【００５０】
温風ブロワー１４の電気ヒーター１４ｈは、燃料電池１の出力電力ラインＬｅ１に介装された切り替えスイッチ１５と電源ラインＬｅ２によって接続され、燃料電池１で発電した電力の一部又は前部が温風ブロワー１４のヒーター１４ｈに送られるように構成されている。
【００５１】
水蒸気を含む燃料電池の排気ガス、例えば、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）の高温排ガスよりも、これ等の燃料電池における発電部から得られる抽気ガスの方が、減容処理容器内１０の廃棄物１２を乾燥するのには好適である。従って、定格出力に近い状態で運転している場合は、抽気ガスの方を優先的に排気処理装置側に流すように制御している。
しかし、定格出力の５０％以下の部分負荷運転時には抽気ガスが発生しない場合がある。その様な、抽気ガスが常時得られない場合には、第１の排気系Ｌｈ１側の燃料電池高温排ガスや、電気ヒーター１４ｈで加熱された空気を温風ブロワー１４で減容処理容器１０内へ供給するのが好適である。
【００５２】
次に、図２を参照して第２実施形態を説明する。
【００５３】
第２実施形態は、廃棄物減容処理が、燃料電池の高温排気ガス、発電モジュールから抽気される高温ガス、又は発電出力を利用して電気ヒーターにより生成される温風の何れか一つを、多層構造から成る処理容器内を流通させ、容器内の廃棄物を４０〜６０℃として促進微生物方式によって廃棄物を処理する高速減容処理システムの実施形態である。
【００５４】
図２の第２実施形態は、図１の第１実施形態に対して、廃棄物処理装置の減容処理容器が異なる。即ち、図２の第２実施形態の減容処理容器１０Ａは、内側ケーシング１１Ａと外側ケーシング１１Ｂとで構成される二重構造（２槽式）の容器を有している。
【００５５】
内側のケーシング１１Ａは第１実施形態の減容処理容器１０と同様であって、内側のケーシング１１Ａを、所定の隙間を保ちつつ、外側のケーシング１１Ｂによって囲んだ構成である。そして、内側のケーシング１１Ａと外側のケーシング１１Ｂとの隙間に、排気管Ｌｈ３を経由した高温排気及び又は抽気ガスが投入され、それらのガスの保有する熱エネルギーが減容処理容器１０Ａの内側ケーシング１１Ａを介して、間接的に内側ケーシング１１Ａ内の廃棄物１２に投与される。
【００５６】
減容処理容器１０Ａの内側のケーシング１１Ａと外側のケーシング１１Ｂとの隙間に投入された高温排気ガス及び抽気ガス中には、水蒸気が含まれている。そこで、外側のケーシング１１Ｂには、図示例では、側部外周面に図示しない排気口が、底部には図示しないドレン孔が形成してあり、排気の一部Ｈ及び凝縮した水Ｄを排出できるように構成されている。
【００５７】
そして、三方弁Ｖｈ２、Ｖｈ３及び電気ヒーター１４ｈで加熱された空気を流量制御すれば、減容処理容器１０Ａの内側ケーシング１１Ａ内の温度を４０〜６０℃に保つことが出来る。減容処理容器１１内の温度を４０〜６０℃に保つことによって、廃棄物１２は廃棄物中の微生物によって迅速に分解されると共に、微生物の分解活性も高まり、減容が促進される。
【００５８】
図２の様な減容処理容器１０Ａを使用する場合には、燃料電池高温排ガスであっても、生ゴミの様な多量の水分を包含する廃棄物を乾燥することが出来る。
その他の構成は図１の第１実施形態と同様である。
【００５９】
次に、図３を参照して第３実施形態を説明する。
【００６０】
図３の第３実施形態は、第２実施形態と概略同様の二重構造の減容処理容器１０Ｂの内側ケーシング１１Ａ及び外側ケーシング１１Ｂで形成される容器間の隙間に電気ヒーター１６を組込み、その電気ヒーター１６に燃料電池１の発電出力を切り替えスイッチ１５及び電源ラインＬｅ２を経由して送り、減容処理容器１０Ｂ内の廃棄物１２を電気ヒーター１６で直接過熱する実施形態である。
【００６１】
また、第３実施形態は、二重構造の容器でなく、第１実施形態と同様の単層構造とし、減容処理容器を直接ヒーターで加熱してもよい。
【００６２】
上述した以外は、図１の第１実施形態及び図２の第２実施形態と同様である。
【００６３】
次に、図４を参照して第４実施形態を説明する。
【００６４】
第４実施形態は、図３の第３実施形態と同じように促進微生物方式の１種で、図１の第１実施形態に対して、減容処理容器の排気ラインＬｈ４のドレン管Ｌｄの下流側に脱臭処理装置３０を設け、減容処理容器１０の外周にヒーター１６を設け、減容処理容器１０内の廃棄物１２を間接的に加熱する実施形態である。
【００６５】
図４の第４実施形態では、粉砕・撹拌機１３のモータ１３ｍ、温風ブロワー１４のヒーター１４ｈ、減容処理容器１０の加熱用ヒーター１６、排気ラインＬｈ４に介装されたブロワー２０の図示しない駆動用モータ、及び脱臭装置３０の図示しない駆動部に、燃料電池１で発電した電力が切換スイッチ１５及び電源ラインＬｅ２を経由して投入されるように構成されている。
【００６６】
次に、図５を参照して第５実施形態を説明する。
【００６７】
図５の第５実施形態は、図４の第４実施形態の脱臭処理装置３０を、脱臭触媒３１と、その上流側の加熱用電気ヒーター３１ｈとに組み換えて構成した実施形態である。
脱臭触媒３１の上流側の加熱用電気ヒーター３１ｈとしては、図示の例では、減容処理容器１０の排気ラインＬｈ４にヒーター用ニクロム線を巻き付けて構成している。
その他の構成に関しては、図４の第４実施形態と同様である。
【００６８】
次に、図６を参照して第６実施形態を説明する。
【００６９】
第６実施形態は、燃料電池の直流出力を利用するオゾン発生装置により、空気中の酸素を利用してオゾンを発生させ、このオゾンを廃棄物処理の際に発生する排ガスと混合させて、排気ガスの臭気成分を処理する実施形態である。
【００７０】
図６の第６実施形態は、図３の第３実施形態に対して、減容処理容器１０Ｂの排気ラインＬｈ４におけるドレン管Ｌｄの下流にオゾン脱臭器３６を介装し、そのオゾン回収器３６の駆動を、高温作動型燃料電池１の直流出力を切換えスイッチ１５、電源ラインＬｅ２経由で投入し、その直流電流で賄う様に構成している。すなわち、オゾン脱臭器３６は、かかる高電圧の直流でオゾンを発生し、発生したオゾンの酸化力により、臭気成分を酸化して、脱臭する様に構成されている。
【００７１】
次に、図７を参照して第７実施形態を説明する。
【００７２】
第７実施形態は、廃棄物減容過程で発生する発酵ガスを、燃料電池の燃料ガスに混合させ、発電に利用する実施形態である。
ここで、廃棄物減容過程で生成する発酵ガスとは、不活性成分である二酸化炭素（ＣＯ２）と、メタンガス（ＣＨ４）やプロパン（Ｃ３Ｈ８）等の混合物であり、二酸化炭素（ＣＯ２）を除去すれば、高温作動型燃料電池に投入する燃料ガスと組成は変わらない。
【００７３】
図７の第７実施形態は、図２の第２実施形態に対して、廃棄物処理装置の減容処理容器１０Ａの排気系Ｌｈ４のドレン管Ｌｄの下流側に精製器３４を介装し、精製器３４で発生する二酸化炭素（ＣＯ２）と、メタンガス（ＣＨ４）やプロパン（Ｃ３Ｈ８）等の燃料成分との混合ガスにおける二酸化炭素（ＣＯ２）を、図示しない手段によって精製器３４外に排除し、残った燃料成分をガスラインＬｇによって、燃料供給ライン４に介装したミキサー４Ｍを介して燃料供給ライン４に投入する様に構成されている。
尚、減容処理容器は第２実施形態と同様２層式（１０Ａ）が用いられる。
【００７４】
次に、図８を参照して第８実施形態を説明する。
【００７５】
第８実施形態は、燃料電池１の第１の排気系Ｌｈ１に熱交換器を介装し、例えば給湯設備に余剰の排熱エネルギーを供給することにより、第１実施形態〜第７実施形態よりも、コージェネシステムとして更に省エネ効果を高めた実施形態である。
【００７６】
図８において、第８実施形態のシステムは、第１実施形態に対して、燃料電池１の第１の排気系Ｌｈ１の下流側に熱交換器（熱交換給湯器）４０を介装し、その熱交換機４０に給湯ラインＬｗを通し、図示しない給湯需要（給湯設備）に給湯を行うように構成されている。
【００７７】
第８実施形態では、高温排気ガスライン（第１の排気系）Ｌｈ１の切換弁（第１の三方弁および第３の三方弁）Ｖｈ１、Ｖｈ３と抽気ライン（第２の排気系）Ｌｈ２の切換弁（第２の三方弁）Ｖｈ２とを適宜切り換えることにより、抽気ガス、高温排気の切り換え、合流などが可能に構成されている。
【００７８】
次に、図９を参照して第８実施形態の第１変形例を説明する。
【００７９】
図９の第８実施形態の第１変形例は、「抽気ガス」を常に減容処理容器１０へ供給し、燃料電池１の「高温排気ガス」を、常時、給湯・温水暖房用の熱交換器４０へ供給する実施例である。
【００８０】
図９において、「抽気ガス」を第２の排気系Ｌｈ２の第２の三方弁Ｖｈ２の下流の配管Ｌｈ２２から直接、廃棄物処理装置の減容処理容器１０のみに供給し、他方、「燃料電池高温排気ガス」を、第１の排気系Ｌｈ１の配管Ｌｈ１２から、給湯・温水暖房用の熱交換器４０のみに供給する様に構成されている。
【００８１】
即ち、「抽気ガス」と「燃料電池高温排気ガス」とは混合されることはなく、第１の排気系Ｌｈ１から第３の三方弁Ｖｈ３が排除されている。
【００８２】
次に、図１０を参照して、第８実施形態の第２変則例を説明する。
【００８３】
図１０の第８実施形態の第２変形例では、「燃料電池高温排気ガス」を常に減容処理容器１０へ供給し、「抽気ガス」を、常時、給湯・温水暖房用の熱交換器４０へ供給する実施例である。
【００８４】
図１０において、第１の排気系Ｌｈ１の構成を、燃料電池１のオフガス燃焼部１ａ側から下流に向い、配管Ｌｈ１１、第１の三方弁（レリーフ弁）Ｖｈ３、配管Ｌｈ１３で構成し、「燃料電池高温排気ガス」を第１の排気系Ｌｈ１から直接、廃棄物処理装置の減容処理容器１０のみに供給するように構成している。
他方、第２の排気系Ｌｈ２の構成を、燃料電池（の発電モジュール）１側から順に、配管Ｌｈ２１、第２の三方弁（レリーフ弁）Ｖｈ２、配管Ｌｈ２２で構成し、「抽気ガス」を第２の排気系Ｌｈ２から直接、給湯・温水暖房用の熱交換器４０のみに供給するように構成している。
即ち、「抽気ガス」と「燃料電池高温排気ガス」とは混合されることはない。
【００８５】
第８実施形態の第１変形例（図９）も第２変形例（図１０）も、共に、高温排気ガスラインと抽気ラインの切換弁における切り換えがない。但し、それぞれのライン（高温排気ガスラインＬｈ１と抽気ラインＬｈ２）には、流量制御機能のあるレリーフ弁Ｖｈ１、Ｖｈ２が介装されており、熱需要やゴミ処理量に対応して、各ラインを流れるガス流量が制御可能となっている。
【００８６】
次に、図１１を参照して第９実施形態を説明する。
【００８７】
第９実施形態は、図５の第５実施形態の減容処理容器１１の外周の電気ヒーター１６を廃止したシステムに、図８の給湯・温水暖房用の熱交換器４０を組み合わせた実施形態である。
【００８８】
図１１に示す様に、廃棄物減容のための粉砕・攪拌モータ１３ｍ、減容処理容器１０内に温風を吹き込む温風ブロワー１４の加熱用電気ヒーター１４ｈ、減容処理容器１０内の空気を排出するためのブロワー２０、減容処理容器１０からの排気の悪臭を除去するための脱臭触媒３１の上流のヒーター３１ｈを高温作動型燃料電池１の出力で賄っている。それに加えて、図８の第８実施形態で示すような給湯・温水暖房用４０の熱交換器を設けている。
【００８９】
次に、図Ｉ２を参照して第１０実施形態を説明する。
【００９０】
第１０実施形態は、図７の第７実施形態に対して、第１の排気系Ｌｈ１に図８の第８実施形態で示すような給湯・温水暖房用４０の熱交換器を追加した実施形態である。
【００９１】
図１２の第１０実施形態のシステムは、図１２において、廃棄物処理装置に二重構造の減容処理容器１０Ａを採用し、且つ、減容処理容器１０Ａの内側ケーシング１１Ａからの排ガスを精製器３４で精製して、その精製して得られた燃料成分で構成されるガスをガスラインＬｇ経由で高温作動型燃料電池１の燃料（ガス）供給系４のミキサー４Ｍに送り、ミキサー４Ｍで燃料ガスと混合する様に構成されている。
【００９２】
各種機器（粉砕・攪拌機のモータ１３ｍ、ブロワー２０、温風ブロワー１４のヒーター１４ｈ等）の動力は、高温作動型燃料電池１の出力で賄っている。
【００９３】
次に、図Ｉ３を参照して第１１実施形態を説明する。
【００９４】
第１１実施形態は、図６の第６実施形態に対して、第１の排気系Ｌｈ１に図８の第８実施形態で示すような給湯・温水暖房用４０の熱交換器を追加した実施形態である。
【００９５】
図１３に示すように、電気ヒーターで加熱するタイプの廃棄物処理装置（減容処理容器１０Ｂ）を採用し、且つ、減容処理容器１０Ｂからの排ガスを排気ラインＬｈ４に介装したオゾン脱臭器３３により脱臭処理している。
減容処理容器加熱用の電気ヒーター１６、ブロワー２０、オゾン脱臭器３３、及び温風ブロワー1４のヒーター１４ｈ等の駆動用電力は、高温作動型燃料電池１の出力で賄っている。
【００９６】
次に、図１４〜図２０を参照して第１２実施形態を説明する。
【００９７】
図１４〜図２０の第１２実施形態は、システム構成（図１４）は図１１の第９実施形態をベースとし、これに制御手段であるコントロールユニット６０を含む制御系を組み合わせた実施形態である。
尚、駆動電源のラインは、一部を除いては省略して描いている。
【００９８】
ここで、廃棄物処理装置の減容処理容器１０内の廃棄物（例えば、生ごみ１２）の含水率は、乾燥前後の重さで判定することが好ましく、従って図１４において、減容処理容器１０の底部には、廃棄物の質量を計測する質量センサ７０が取り付けられている。
【００９９】
出力電力ラインＬｅ１のパワーコンディショナーの前後には、夫々電力計Ｍｅ１（システム側の電力計），Ｍｅ２（需要側の電力計）が介装されている。
熱交換器４０を通る給湯ラインＬｗの熱交換器４０の下流には、温水メーターＭｗ１が、給湯手段の需要側には給湯メーターＭｗ２が夫々装備されている。
【０１００】
燃料電池１に装備された温度計測器２は信号ラインＳｉ１によって、電力計Ｍｅ１は信号ラインＳｉ２によって、電力計Ｍｅ２は信号ラインＳｉ３によって、温水メーターＭｗ１は信号ラインＳｉ４によって、給湯メーターＭｗ２は信号ラインＳｉ５によって、質量センサ７０は信号ラインＳｉ６によって夫々コントロールユニット６０に接続されている。
【０１０１】
燃料調整弁５は制御信号ラインＳｏ１によって、酸化剤調整弁７は制御信号ラインＳｏ２によって、発電出力調整機構３は制御信号ラインＳｏ３によって、電力出力ラインＬｅ１に介装された切換えスイッチ１５は制御信号ラインＳｏ４によって、第２の排気系Ｌｈ２に介装された第２の三方弁Ｖｈ２は制御信号ラインＳｏ５によって、第１の排気系Ｌｈ１に介装された第３の三方弁Ｖｈ３は制御信号ラインＳｏ６によって、夫々コントロールユニット６０に接続されている。
【０１０２】
図１４の第１２実施形態における制御を説明するのが、図１５〜図２０である。
【０１０３】
図１５（一個人の家庭の例）、図１６（中規模店舗の例）における従来の「電気余り」、「熱余り」の時間帯（深夜から早朝の時間帯）では、本発明においては、図１７（一個人の家庭の例）、図１８（中規模店舗の例）で示す様に、発生した電気及び熱が、廃棄物処理に使用される。
一方、本発明において、昼間の時間帯では、余剰熱、余剰電力が生じた場合にのみ、当該余剰熱及び／又は余剰電力が廃棄物処理に用いられる。
すなわち、電気及び／又は熱が余っている時間（家庭なら深夜、店舗なら閉店後、等）に生ゴミ処理を行う。
【０１０４】
係る制御を示すのが、図１９及び図２０である。
【０１０５】
図１９に基づいて、第１２実施形態の制御の一例を説明する。
先ず、コントロールユニット６０は、本日が、平日か休日か、を判断して（ステップＳ１）、平日であればステップＳ２に進む。一方休日であればステップＳ７に進む。
【０１０６】
ステップＳ２では現在が、朝から昼の時間帯か否かを判断して、朝から昼の時間帯であれば（ステップＳ２のＹＥＳ）、ステップＳ３に進み、そうでなければ（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ７に進む。
【０１０７】
ステップＳ３では、コントロールユニット６０は、電力計Ｍｅ１、Ｍｅ２からの電力情報によって、余剰電力が発生しているか否かを判断して、余剰電力が発生していれば（ステップＳ３のＹＥＳ）、次のステップＳ４に進み、一方、余剰電力が発生していなければ（ステップＳ３のＮＯ）、ステップＳ５まで進む。
【０１０８】
ステップＳ４では、余剰電力を廃棄物処理へ回し、ステップＳ５に進む。
【０１０９】
ステップＳ５では、コントロールユニット６０は、温水メーターＭｗ１、給湯メーターＭｗ２からの情報によって、余剰熱が発生しているか否かを判断して、余剰熱が発生していれば（ステップＳ５のＹＥＳ）、次のステップＳ６に進み、余剰熱を廃棄物処理に回した後制御を終了する。一方、余剰熱が発生していなければ（ステップＳ５のＮＯ）、そのまま制御を終了する。
【０１１０】
ステップＳ７では、発電出力を廃棄物処理の各装置（ブロワー２０の駆動、温風ブロワー１４のヒーター１４ｈ、脱臭触媒上流のヒーター３１ｈ等）、に利用し、高温排ガス及び抽気ガスを廃棄物処理装置の減容処理容器１０内に投入する。その後制御を終了する。
【０１１１】
次に、図２０に基づいて、第１２実施形態の別の制御について説明する。
先ずステップＳ１１において、コントロールユニット６０は、電力利用量、利用スケジュール、給湯利用量、入浴時間、ごみ処理時間帯等、をユーザーの直接入力又は、各センサ類からの情報及び図示しないデータベースに蓄積された過去のデータから読み込む。
【０１１２】
ステップＳ１２において現在時刻をチェックするか、又は質量センサ７０からの情報により、減容処理容器１１内の廃棄物１２の蓄積量（質量）を計測して、廃棄物処理の時間帯、又は廃棄物蓄積量が過多の状態となっているか否かを判断する（ステップＳ１３）。
【０１１３】
廃棄物処理の時間帯、又は廃棄物蓄積量が過多の状態となっていれば（ステップＳ１３のＹＥＳ）、ステップＳ１４に進み、そうでなければ（ステップＳ１３のＮＯ）、ステップＳ１２に戻り、再びステップＳ１２以降を繰り返す。
【０１１４】
ステップＳ１４では、コントロールユニット６０は、発電出力、給湯出力又は貯湯量が需要を満たしているか否かを判断しており、需要を満たしていれば（ステップＳ１４のＹＥＳ）、ステップＳ１５に進み、一方需要を満たしていなければ（ステップＳ１４のＮＯ）、ステップＳ１８まで進む。
【０１１５】
ステップＳ１５では、排ガス流路を温水熱交換から廃棄物処理側へと切換え、発電出力を需要家給電から廃棄物処置側の各装置へ切換え、廃棄物処理を開始する（ステップＳ１６）。
廃棄物処理に当たっては、電力、熱の不足時には、先ず、燃料電池１の発電出力や排ガス流通量の制御で対応し、それでも不足の場合は不足エネルギーを系統から受電して利用する。
【０１１６】
その後、コントロールユニット６０は、質量センサ７０からの情報によって廃棄物は減容・脱水されたか否かを判断し（ステップＳ１７）、減容・脱水されていれば（ステップＳ１７のＹＥＳ）、ステップＳ１１まで戻り再びステップＳ１１以降を繰り返す。一方減容・脱水が未だ済んでいなければ（ステップＳ１７のＮＯ）、ステップＳ１６以降を繰り返す。
【０１１７】
ステップＳ１８では、コントロールユニット６０は、発電出力は電力需要を満たしているか否かを判断しており、満たしていれば（ステップＳ１８のＹＥＳ）、ステップＳ２２まで進み、満たしていなければ（ステップＳ１８のＮＯ）、燃料電池の出力制御を行い、即ち、発電量をアップさせ（ステップＳ１９）、ステップＳ２０に進む。
【０１１８】
ステップＳ２０では、コントロールユニット６０は、再度、発電出力は電力需要を満たしているか否かを判断しており、満たしていれば（ステップＳ２０のＹＥＳ）、ステップＳ２２まで進み、満たしていなければ（ステップＳ２０のＮＯ）、不足電力を系統受電し（ステップＳ２１）、ステップＳ２２に進む。
【０１１９】
ステップＳ２２では、コントロールユニット６０は給湯需要には図示しないタンクの貯湯と排ガス熱交換器４０の給湯出力で対応可能か否かを判断して、可能であれば（ステップＳ２２のＹＥＳ）、前述のステップＳ１５に進み、対応が不可能であれば（ステップＳ２２のＮＯ）、ステップＳ２３で、図示しないバックアップバーナ、或いは図示しない電気ヒーター等によって温水を加熱した後、ステップＳ２４に進む。
【０１２０】
ステップＳ２４では、コントロールユニット６０は、給湯需要には対応可能となったか否かを判断しており、対応可能であれば（ステップＳ２４のＹＥＳ）、ステップＳ１５に進み、対応不可であれば（ステップＳ２４のＮＯ）、ステップＳ２３に戻り再びステップＳ２３以降を繰り返す。
【０１２１】
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ことを付記する。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の高温作動型燃料電池システムの第１実施形態の構成を示したブロック図。
【図２】本発明の第２実施形態の構成を示したブロック図。
【図３】本発明の第３実施形態の構成を示したブロック図。
【図４】本発明の第４実施形態の構成を示したブロック図。
【図５】本発明の第５実施形態の構成を示したブロック図。
【図６】本発明の第６実施形態の構成を示したブロック図。
【図７】本発明の第７実施形態の構成を示したブロック図。
【図８】本発明の第８実施形態の構成を示したブロック図。
【図９】本発明の第８実施形態の第1変形例の構成を示したブロック図。
【図１０】本発明の第８実施形態の第２変形例の構成を示したブロック図。
【図１１】本発明の第９実施形態の構成を示したブロック図。
【図１２】本発明の第１０実施形態の構成を示したブロック図。
【図１３】本発明の第１１実施形態の構成を示したブロック図。
【図１４】本発明の第１２実施形態の構成を示したブロック図。
【図１５】第１２実施形態の効果を説明するための従来方式での一般家庭での電力需要と熱需要及び電力出色と給湯出力の２４時間のデータを示したグラフ。
【図１６】第１２実施形態の効果を説明するための従来方式での店舗での電力需要と熱需要及び電力出色と給湯出力の２４時間のデータを示したグラフ。
【図１７】第１２実施形態を実施した場合の効果を説明するための一般家庭での電力需要と熱需要及び電力出色と給湯出力の２４時間のデータを示したグラフ。
【図１８】第１２実施形態を実施した場合の効果を説明するための店舗での電力需要と熱需要及び電力出色と給湯出力の２４時間のデータを示したグラフ。
【図１９】第１２実施形態における制御の一例を示すフローチャート。
【図２０】第１２実施形態における制御の他の例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１２３】
１・・・燃料電池
２・・・燃料電池システム温度計測器
３・・・発電出力調整機構
４・・・燃料供給系
５・・・燃料調整弁
６・・・酸化剤供給系
７・・・酸化剤調整弁
８・・・Ｄ／Ｄコンバータ
９・・・インバータ
１０，１０Ａ，１０Ｂ・・・減容処理容器
１１Ａ・・・内側のケーシング
１１Ｂ・・・外側のケーシング
１２・・・廃棄物
１３・・・粉砕・撹拌機
１３ｍ・・・モータ
１４・・・温風ブロワー
１４ｈ・・・電気ヒーター
１５・・・切換えスイッチ
２０・・・ブロワー
３０・・・脱臭処理装置
３１・・・脱臭触媒
３１ｈ・・・電気ヒータ
３３・・・オゾン脱臭器
３４・・・精製器
４０・・・熱交換給湯器
５０・・・電力系統
６０・・・コントロールユニット
７０・・・質量センサ
Ｌｅ１・・・燃料電池側の出力電力ライン
Ｌｅ２・・・電源ライン
Ｌｈ１・・・第１の排気系
Ｌｈ２・・・第２の排気系
Ｌｈ４・・・排気ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）の様な高温作動型燃料電池を具備するシステムに関する。より詳細には、本発明は、一般家庭や中小規模の飲食店や食品加工工場の様な、比較的小規模のユーザーから生じる廃棄物の処理に寄与することが出来る様な高温作動型燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭や中小規模の飲食店、食品加工工場など、電力需要と熱需要に加え、日常的に生ごみに代表される有機性廃棄物が1日当り一トン未満の規模で生成している需要家では、照明、動力等の電力負荷と給湯、暖房などの熱需要があることに加え、食事や飲食サービス、食品加工等に伴う生ごみが日常的に発生している。そして、衛生上の理由や保管スペースの問題から、これらのゴミはその都度まとめ、収集場に運んで処理業者に処分依頼を行うという、煩雑で不快な作業を頻繁に行う必要があった。
【０００３】
家庭や中小規模の飲食店、食品加工工場などを一部のユーザーとする発電システムであって、固体酸化物燃料電池(ＳＯＦＣ)や溶融炭酸塩型燃料電池(ＭＣＦＣ)といった、高温作動型燃料電池を利用する燃料電池システムは、炭化水素系燃料を改質して利用し、ＳＯＦＣでは６００〜１０００℃程度、ＭＣＦＣでは約５００〜９００℃程度の高温で作動させる。
【０００４】
従ってこれら燃料電池の排気ガスは、家庭を想定した１ｋＷ級でも、１５０〜２００℃程度、業務用を想定した５〜数十ｋＷ級では２００〜５００℃以上と、高温であるのが一般的である。
【０００５】
上記燃料電池は、高温排ガスの熱エネルギーを、排ガス熱交換器を利用して、風呂や厨房などの給湯等も行わせることで、電力と熱を需要家に供給するコージェネレーションシステムとすることが一般的である。
【０００６】
ここで、固体酸化物燃料電池(ＳＯＦＣ)や溶融炭酸塩型燃料電池(ＭＣＦＣ)などの高温作動型燃料電池からの高温排気を利用し、これを熱分解炉に投入することで生ごみ等の廃棄物を熱分解反応させ、廃棄物を高速減容処理するとともに、発生したＣＯとＨ２の混合ガス（熱分解ガス）を生成し、前記燃料電池の燃料として利用する、廃棄物発電システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
又、生ごみを高速減容処理する装置として、生ごみを収納して乾燥させる乾燥用容器と、この容器に設けられた生ごみ撹拌手段と、乾燥容器内にブロワーと電気ヒーターを利用して温風を吹付ける温風発生装置と乾燥処理に伴って生じる蒸気と臭気成分を含む排気ガスを脱臭し、ブロワーにて排気する排気手段を設け、前記温風を乾燥容器内下方に向う旋回流とすることで、乾燥した生ごみが巻き上げられない様にした生ごみ乾燥処理機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
さらに、多量の生ごみを高速処理する際に発生するガスの脱臭エネルギーを低減できる生ごみ処理装置として、生ごみ処理槽の生成ガスに補助燃料を加えて混合気を形成し、この混合気を燃焼部で触媒燃焼させる生ごみ処理装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
その装置は、上記燃焼部における発熱や、燃焼部での排気ガスの持つ熱を生ごみ処理層に伝達することで、生ごみの乾燥・減容処理に利用することも特徴としている。加えて電気ヒーターを利用することで、上記脱臭手段における燃焼用触媒の外周部上流温度が所定値になるよう、制御する手段も設けている。
生ごみ処理の方法としては、４０〜６０℃に加温した処理容器内で微生物を活性させ、微生物の分解速度を速める高速減容処理である促進微生物方式を想定しており、上記提案は、この方式を用いる場合に生ごみ処理層から放出される発酵ガスや臭気成分の課題と、生ごみ処理槽の加熱エネルギー確保の課題を解決する手段として提案されている。
【０００９】
家庭や飲食店、食品加工工場などでは、一日における電力と熱（給湯）の需要が時間や曜日によって大きく変化するが、これらの需要変化に対応し、常に高い効率で熱電併給できるシステムや、その運転方法が提供されていない。特に家庭においては休日や夜間、店舗・工場においては休業時間帯は、電力、熱共に需要が減少するのが一般的である。
しかし、高温作動型燃料電池は、熱自立や省エネ性維持等の理由から、完全な起動・停止を伴うＤＳＳ（１回／１日、起動・停止）運用は困難であり、これらの時間帯では燃料電池が熱自立を維持できる最低出力状態の運転を保持する準ＤＳＳ運用を行うことが現実的である。その場合、需要家の電力や熱の需要量によっては、余剰の発電出力や排気ガスの熱が発生することとなり、これらを有効利用することは、省エネルギー化や環境負荷の低減の観点から、重要な課題となっている。
【００１０】
前述の特許文献１で引用した熱分解方式による廃棄物の減容化は、残渣成分が少ないことに加え、生成する熱分解ガスが高温作動型燃料電池の燃料ガス成分に近いために再利用もしやすく、省エネルギーや廃棄物処理問題を解決できる可能性が有る。しかし一般的に、熱分解方式は１日当りの廃棄物処理量が、数トン〜数十トンクラスの比較的大きな処理システムでなければ、高温の反応炉を運転させる熱分解が維持出来ないという問題を抱えている。
従ってこの方式では、廃棄物発電システムが大規模である必要があり、システムの運転を維持するためには、家庭や店舗の夫々の場所で発生する廃棄物を、日常的に収集し、安定供給する必要が生じてしまう。従って、需要家側から見れば、そのシステムを運用するためには、従来通り発生する廃棄物を、そのままの状態で発生の度にまとめて収拾場まで運搬しなければならず、不快で煩雑な作業を頻繁に行わざるを得ないという課題がある。
【００１１】
また、前述の文献２で引用した技術では、生ごみを高速減容処理するため、温風発生用ヒーターや吸・排気用のブロワー及び撹拌手段等で多量の電力を消費する。電気ヒーター等、これら電力には直流供給されるほうがよいものもあるが、交流の系統電力を利用すれば直流変換する際にロスが生じる。温風を乾燥機内に吹付ける方法が改善されているものの、乾燥ゴミに温風を吹付けることで、乾燥ゴミが巻き上げられ、容器内などで散乱する課題は依然として残っている。
【００１２】
さらに、前述の文献３で引用した技術では、生ごみ処理層での生成ガスに、他の燃料を加えて燃焼させるため、省エネルギーの点で課題が残る。特に多量の空気を含む排気ガスに含まれる生成ガス（可燃成分）の濃度は比較的低いため、これを触媒燃焼で処理する際には、補助燃料の投入量が相対的に多くなり、省エネルギー性が大きく損なわれてしまう。触媒燃焼を確実に行うために、触媒燃焼部の外周上流側に電気ヒーターを設けて加温制御を行っているが、加熱用や制御動作のための電力が必要となっている。電気ヒーター用等、これら電力には直流供給されるほうが良いものもあるが、その場合、交流系統電力を利用すれば、交流・直流変換の際にロスが生じてしまう。
【特許文献１】特開２００３-２４３０１９号公報
【特許文献２】特開２００３-２４８９６号公報
【特許文献３】特開２００３-１７５３７１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、比較的小規模のユーザー（例えば、一般家庭や中小規模の飲食店、食品加工工場、各種オフィス等）の電力需要や熱需要を上回る余剰発電出力や余剰熱出力を有効利用することが出来て、当該比較的小規模のユーザーからの廃棄物の処理に寄与することが出来る様な高温作動型燃料電池システムの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の高温作動型燃料電池システムは、廃棄物（１２）を減容処理するための減容処理容器（１０）を備え、該減容処理容器（１０）には、燃料電池（１）の高温排ガス、燃料電池の発電部分から抽気される高温ガス（抽気ガス）、燃料電池（１）の発電出力が供給される電気加熱装置（電気ヒーター１４ｈ）により加熱される空気の何れかが供給されることを特徴としている（図１）。
【００１５】
本発明において、前記減容処理容器（１０Ａ）のケーシングは多層構造となっており、廃棄物が貯留する内部ケーシング（１１Ａ）と、その直ぐ外側のケーシング（１１Ｂ）との間の空間に、燃料電池（１）の高温排ガス、燃料電池（１）の発電部分から抽気される高温ガス（抽気ガス）、燃料電池（１）の発電出力が供給される電気加熱装置（電気ヒーター１４ｈ）により加熱される空気の何れかが供給される様に構成されているのが好ましい（図２）。
この場合（図２の場合）、減容処理容器（１１Ａ）内の廃棄物を脱水乾燥処理するか、或いは、現要処理容器（１１Ａ）内の温度を４０℃〜６０℃にして、微生物の作用により廃棄物（１２）を処理するのが好ましい。
【００１６】
本発明の高温作動型燃料電池は、廃棄物（１２）を減容処理するための減容処理容器（１０Ｂ）を備え、該減容処理容器（１０Ｂ）には減容処理容器加熱用の電気加熱装置（例えば電気ヒーター１６）が設けられており、該減容処理容器加熱用の電気加熱装置（例えば電気ヒーター１６）には燃料電池（１）の発電出力が供給されることを特徴としている（図３）。
この場合（図３）も、減容処理容器（１０Ｂ）内の廃棄物（例えば生ゴミ１２）を脱水乾燥処理するか、或いは、減容処理容器（１０Ｂ）内の温度を４０℃〜６０℃にして、微生物の作用により廃棄物（１２）を処理するのが好ましい。
【００１７】
本発明において、前記減容処理容器（１０）内の廃棄物（１２）を攪拌する攪拌用電気モータ（１３ｍ）と、減容処理容器（１０）からの排ガス（減容処理容器１０から排出される臭気成分を含んだ排気）を排気するためのブロワー（２０）と、減容処理容器（１０）からの排気を脱臭処理するための脱臭装置（３０）を有し、該電気モータ（１３ｍ）、ブロワー（２０）、脱臭装置（３０）には燃料電池（１）の発電出力が供給されるのが好ましい（図４）。
【００１８】
ここで、前記脱臭装置は、減容処理容器（１０）からの排気が流過するライン（Ｌｈ４）に介装された脱臭触媒（３１）と、該脱臭触媒（３１）よりも減容処理容器（１０）側に設けられ且つ脱臭触媒（３１）に流入する（減容処理容器１０からの）排気を加熱する脱臭触媒流入排気加熱用電気加熱装置（電気ヒーター３１ｈ）とを有し、該脱臭触媒流入排気加熱用電気加熱装置（電気ヒーター３１ｈ）には燃料電池（１）の発電出力が供給されるのが好ましい（図５）。
【００１９】
或いは、前記脱臭装置として、燃料電池（１）の発電出力が供給されるオゾン発生装置（オゾナイザー３３）を用いることが可能である（図６）。
【００２０】
本発明において、減容処理容器（１０Ａ）が多層構造をしている場合に（図２参照）、減容処理容器（１０Ａ）の排ガスが流過するライン（Ｌｈ４）に精製器（３４）を介装し、該精製器（３４）は減容処理容器（１０Ａ）からの排ガスから燃料成分（メタンＣＨ４やプロパンＣ３Ｈ８等）を抽出し且つ抽出した燃料成分を燃料電池（１）の燃料供給系（４における改質器上流の領域）に供給する様に構成されているのが好ましい（図７）。
この場合、該精製器（３４）は、燃料電池（１）の出力電流により作動するのが好ましい。
【００２１】
また、本発明において、熱需要に対処するための熱交換器（給湯・温水暖房用の熱交換器４０）を設け、該熱交換器（４０）には燃料電池（１）の高温排ガス或いは燃料電池（１）の発電部分から抽気される高温ガス（抽気ガス）の何れかが供給される様に構成されているのが好ましい（図８〜図１３）。
ここで、燃料電池（１）の高温排ガス或いは燃料電池の発電部分から抽気される高温ガス（抽気ガス）の前記熱交換器（４０）に供給されない方は、前記減容処理容器（１０）に供給される。
【００２２】
本発明において、電力需要監視装置（例えば、需要者側の電力計Ｍｅ２）と、熱需要監視装置（例えば、需要者側の給湯量センサ、需要者側の暖房用温水流量センサＭｗ２及び温度センサ）と、電力出力監視装置（例えば、出力電力センサＭｅ２）と、熱出力監視装置（給湯量センサＭｗ１、暖房用温水流量センサ及び温度センサ）と、減容処理容器（１０）内の廃棄物計測装置（例えば質量センサ７０：質量や含水率を計測）と、制御手段（統合制御コントローラー６０）とを備え、該制御手段（統合制御コントローラー６０）は、電力需要及び熱需要が少ない時間帯（例えば、深夜〜早朝の時間帯）には発電出力及び／又は熱出力は減容処理容器（１０）における廃棄物処理に用いられ、電力需要及び熱需要が多い時間帯（例えば、昼間の時間帯）には余剰出力（余剰の発電出力及び／又は余剰の熱出力）のみが減容処理容器（１０）における廃棄物処理に用いられる制御を行う様に構成されているのが好ましい（図１４〜図２０）。
ここで、バックアップ加熱用の加熱装置（例えば、バックアップ用給湯装置等）と、該加熱装置による加熱量計測装置（例えば、バックアップ用給湯装置への燃料供給量計測装置）とを設けているのが好ましい。
【００２３】
この様に構成された高温作動型燃料電池（図１４〜図２０）の制御方法において、電力需要及び熱需要が少ない時間帯（例えば、深夜〜早朝の時間帯）には発電出力及び／又は熱出力は減容処理容器（１０）における廃棄物処理に用いられ、電力需要及び熱需要が多い時間帯（例えば、昼間の時間帯）には余剰出力（余剰の発電出力及び／又は余剰の熱出力）のみが減容処理容器（１０）における廃棄物処理に用いられるのが好ましい（図１９、図２０）。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、家庭における休日夜間や、店舗、工場における休業時間帯に、それまで余剰しがちだった電力と熱を利用して、廃棄物を減容処理することで、ごみ処理のエネルギーとして有効活用出来るため、各家庭や店舗、工場でのエネルギーの無駄が減少し、省エネ性が向上する。
【００２５】
また、ごみ処理のための電気ヒーター加熱や粉砕撹拌、脱臭や搬送動力などで、燃料電池の直流出力を利用するため、従来の系統電力（交流）を用いるごみ処理に比べて、省エネ性が高いゴミ処理が可能となる。
【００２６】
各需要家におけるオンサイト廃棄物減容処理により、各需要家が排気するゴミの体積と質量が減少（例えば、生ごみをそのまま収集するのに比べ１／７の容積まで減容）するため、ゴミの収集や処理場で消費する処理のエネルギーを大幅に削減することが出来る。
即ち、ゴミの収集、運搬を含めたごみ処理サイクル全体のエネルギー削減効果が大である。
【００２７】
各需要家におけるオンサイト廃棄物減容処理により、従来問題となっていた、日常的に発生する廃棄物を、そのままの状態で発生の度にまとめて収集するという、不快で煩雑な作業から開放される。
【００２８】
上述した様な構成を具備する本発明の高温作動型燃料電池システム（図１の燃料電池システム）によれば、燃料電池（１）の高温排ガス、燃料電池（１）の発電部分から抽気される高温ガス（抽気ガス）、燃料電池（１）の発電出力が供給される電気加熱装置（電気ヒーター１４ｈ）により加熱される空気の何れかが減容処理容器（１０）に供給され、減容処理容器（１０）内の廃棄物（例えば、生ゴミ１２）を加熱し、乾燥して、その容積を減少させる（減容する）。
そのため、高温作動型燃料電池（１）における余剰発電出力や余剰熱出力を有効利用することが出来て、当該比較的小規模のユーザーからの廃棄物の処理に寄与することが出来るのである。
ここで、通常の電気加熱装置（例えば電気ヒーター１４ｈ）は、直流電流を供給される方が（交流電源で駆動するよりも）効率が良い。本発明では、上記電気加熱装置（１４ｈ）の駆動電流は高温作動型燃料電池の出力電流、すなわち直流電流であるので、電気加熱装置を効率良く用いることが出来る。
【００２９】
そして、前記減容処理容器（１０Ａ）を多層構造にせしめ、廃棄物（１２）が貯留する内部ケーシング（１１Ａ）と、その直ぐ外側のケーシング（１１Ｂ）との間の空間に、燃料電池（１）の高温排ガス、燃料電池（１）の発電部分から抽気される高温ガス（抽気ガス）、燃料電池（１）の発電出力が供給される電気加熱装置（電気ヒーター１４ｈ）により加熱される空気の何れかが供給される様に構成すれば（図２）、減容処理容器（１０Ａ）に供給される高温の気体が水蒸気を包含していても包含していなくとも、その保有する熱量のみが廃棄物（例えば生ゴミ１２）を加熱して、乾燥・減容するのに利用されるので、水蒸気を包含しない抽気ガスを利用できない場合でも、確実に廃棄物（例えば生ゴミ１２）を乾燥・減容することが可能になる。
【００３０】
減容処理容器（１０Ｂ）に減容処理容器加熱用の電気加熱装置（例えば電気ヒーター１６）を設け、該減容処理容器加熱用の電気加熱装置（例えば電気ヒーター１６）には燃料電池（１）の発電出力が供給される様に構成した本発明によれば（図３）、減容処理容器加熱用の電気加熱装置（例えば電気ヒーター１６）により廃棄物（生ゴミ１２）が加熱され、減容される。
この場合においても、減容処理容器加熱用の電気加熱装置（例えば電気ヒーター１６）の駆動電流は高温作動型燃料電池（１）の出力電流、すなわち直流電流であるので、減容処理容器加熱用の電気加熱装置（例えば電気ヒーター１６）を効率良く用いることが出来るのである。
【００３１】
本発明において、前記減容処理容器（１０）内の廃棄物を攪拌、破砕する攪拌・破砕用電気モータ（１３ｍ）と、減容処理容器（１０）から排気するためのブロワー（２０）と、減容処理容器（１０）からの排気を脱臭処理するための脱臭装置（３０）を有し、該電気モータ（１３ｍ）、ブロワー（２０）、脱臭装置（３０）には燃料電池（１）の発電出力が供給されれば（図４）、生ゴミ等の廃棄物（１２）を処理した際に生じる悪臭が減容処理容器（１０）周囲の環境に悪影響を与えることが確実に防止される。
【００３２】
ここで、前記脱臭装置が、脱臭触媒（３１）と該脱臭触媒（３１）に流入する（減容処理容器１０からの）排気を加熱する脱臭触媒流入排気加熱用電気加熱装置（電気ヒーター３１ｈ）とで構成され、該脱臭触媒流入排気加熱用電気加熱装置（電気ヒーター３１ｈ）には燃料電池（１）の発電出力が供給されれば（図５）、減容処理容器（１０）からの排気の悪臭が確実に除去されると共に、直流である燃料電池出力が使用されるので、脱臭触媒流入排気加熱用電気加熱装置（電気ヒーター３１ｈ）における効率が向上する。
【００３３】
或いは、前記脱臭装置として、燃料電池（１）の発電出力が供給されるオゾン発生装置（オゾナイザー３３）を用いれば（図６）、減容処理容器（１０Ｂ）からの排気に包含される臭気成分（悪臭成分）がオゾンの強力な酸化力により酸化されて、確実に脱臭される。それと共に、直流である燃料電池出力が供給されるので、オゾン発生装置（３３）の効率が向上する。
【００３４】
ここで、廃棄物を発酵処理にて減容する場合に、減容過程で精製する醗酵ガスは二酸化炭素（ＣＯ２）とメタン（ＣＨ４）やプロパン（Ｃ３Ｈ８）等との混合物であり、当該醗酵ガスから二酸化炭素（ＣＯ２）を除去すれば、燃料電池の燃料供給系の改質器上流側領域に供給される燃料ガスと組成は変わらなくなる。
そこで、本発明において、減容処理容器（１０Ａ）の排ガスが流過するライン（Ｌｈ４）に精製器（３４）を介装し、該精製器（３４）は減容処理容器（１０Ａ）からの排ガスから燃料成分を抽出し且つ抽出した燃料成分を燃料電池（１）の燃料供給系（４）に供給する様に構成すれば（図７）、廃棄物（例えば生ゴミ１２）処理により生成される醗酵ガスの有効利用が図られる。
【００３５】
本発明において、熱需要に対処するための熱交換器（給湯・温水暖房用の熱交換器４０）を設け、該熱交換器（４０）には燃料電池（１）の高温排ガス或いは燃料電池（１）の発電部分から抽気される高温ガス（抽気ガス）の何れかが供給される様に構成すれば（図８〜図１３）、熱交換器（４０）に供給された高温ガス（高温排ガス或いは抽気ガスのいずれか一方）が保有する熱量によりユーザー（例えば、一般家庭や中小規模のオフィス）の熱需要に対処することが出来る。
ここで、熱交換器（４０）には供給されなかったもう一方の高温ガス（高温排ガス或いは抽気ガスの内、熱交換器４０に供給されなかった方）を減容処理容器（１０）へ供給すれば、熱需要に対処すると同時に、廃棄物処理を行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
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。
先ず、図１を参照して第１実施形態を説明する。
【００３７】
第１実施形態の高温作動型燃料電池システムは、発電システムは、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）といった高温作動型燃料電池において、燃料電地の高温排気ガスか、発電部を冷却する際に得られる高温抽気ガスか、発電した電力の内、一つ以上を利用することで廃棄物を高速減容処理する廃棄物減容処理機能付き高温作動型燃料電池の実施形態である。
【００３８】
図１において、高温作動型燃料電池（以降、高温作動型燃料電池を、燃料電池と略記する）１には、燃料電池１の発電モジュール等の温度を計測し、図示しない制御手段に図示しない信号ラインで前記計測した温度情報を伝送する、温度計測器２が取り付けられている。
【００３９】
燃料電池１で発電された電力（直流電流）は、燃料電池１側の出力電力ラインＬｅ１によってパワーコンディショナーを経由して、電力系統５０に系統連系して供給する様に構成されている。
なお、「パワーコンディショナー」なる文言は、符号８で示すＤ／Ｄコンバータと符号９で示すインバータと、符号３で示す発電出力調整機構とを、包括的に表現する文言である。
【００４０】
燃料電池１側の出力電力ラインＬｅ１には、燃料電池１の電力出力（例えば、電流密度及び／又は燃料利用率）を調整するため、Ｄ／Ｄコンバータ８と、インバータ９を介装している。
【００４１】
当該システムは、燃料電池１に燃料を供給する燃料供給ライン４と燃料電池１の酸化剤（例えば空気）を供給する酸化剤供給ライン６を備えており、燃料供給ライン４には燃料電池１に供給する燃料供給量を制御する燃料調整弁５が、一方、酸化剤供給ライン６には燃料電池１に供給する酸化剤（例えば、空気）供給量を制御する酸化剤調整弁７が介装されている。又、燃料電池１の発電モジュールには流量制御弁Ｖａを介装した冷却用空気供給ラインＬａが連通し、そのラインＬａを介して冷却用空気が供給される。
【００４２】
燃料電池１のオフガス燃焼部１ａには燃料電池１の高温排ガスを排出する第１の排気系Ｌｈ１が接続されている。又、燃料電池１の発電モジュールには発電モジュールの抽気高温排ガスを排出する第２の排気系Ｌｈ２が接続されている。
【００４３】
第１の排気系Ｌｈ１は、オフガス燃焼部１ａから下流に向って、配管Ｌｈ１１、第１の三方弁（切換弁）Ｖｈ１、配管Ｌｈ１２、合流点Ｇ、配管Ｌｈ１３、第３の三方弁（切換弁）Ｖｈ３及び配管Ｌｈ１４とが互いに接続されて構成されている。
【００４４】
一方第２の排気系Ｌｈ２は、燃料電池１の発電モジュールから下流に向って、配管Ｌｈ２１、第２の三方弁（切換弁）Ｖｈ２、第２の三方弁（切換弁）Ｖｈ２で分岐する配管Ｌｈ２２及びＬｈ２３とが互いに接続されて構成され、配管Ｌｈ２２は、前記合流点Ｇにおいて、第１の排気系Ｌｈ１に合流している。
【００４５】
第１の排気系の第３の三方弁Ｖｈ３からは、廃棄物処理用の排気管Ｌｈ３が廃棄物処理装置を構成する廃棄物処理容器（減容処理容器；以降、廃棄物処理容器を減容処理容器という）１０内に連通して、高温の排気を減容処理容器１０に投入する様に構成されている。
【００４６】
ここで、廃棄物処理装置は、廃棄物処理容器（減容処理容器）１０と減容処理容器１０に溜められた廃棄物１２をモータ１３ｍによって粉砕・撹拌する粉砕・撹拌機１３とで構成されており、燃料電池１が排出する高温排気の一部（オフガス燃焼部１ａから排出される排気の一部、及び／又は発電モジュールから直接排出される抽気ガスの一部）を、排気管Ｌｈ３を介して減容処理容器１０内に吹き込むように構成されている。
【００４７】
第１の排気系Ｌｈ１に介装された第１の三方弁Ｖｈ１は、弁操作によって、排気の一部、或いは全量を大気側に放出することも出来る。
第２の排気系に介装された第２の三方弁Ｖｈ２は、弁操作によって、排気の一部或いは全量を、配管Ｌｈ２３を介して、図示しない排熱利用系に送ることも、配管Ｌｈ２２を介して、合流点Ｇ側に流すことも出来る。
第１の排気系に介装された第３の三方弁Ｖｈ３は、弁操作によって、排気の一部或いは全量を、配管Ｌｈ３を介して廃棄物処理装置の減容処理容器１０側に送ることも、排気管Ｌｈ１４を経由して大気に放出することも出来る。
【００４８】
廃棄物処理装置の減容処理容器１０には排気ラインＬｈ４が接続されており、減容処理容器１０内で廃棄物１２に熱を与えた後の排気ガス及び、廃棄物処理の過程で生じるガス類を、排気ラインＬｈ４を介して、減容処理容器１０外に排出する様に構成されている。又、排気ラインＬｈ４の途中にはドレン管Ｌｄが分岐しており、排気ラインＬｈ４を流過する過程で排気ガス中に含まれる水蒸気が凝縮して生じた水分を途中で除去する様に構成されている。
更に、排気ラインＬｈ４の減容処理容器１０とドレン管Ｌｄの間の領域には、ブロワー２０が介装されており、減容処理容器１０内で発生するガス及び排気を吸引して強制的に減容処理容器１０外に排出する様に構成されている。
【００４９】
図示の例では、ブロワー２０とは別の、電気ヒーター１４ｈを有する温風ブロワー１４から減容処理容器１０内に温風が送られるように構成されている。
【００５０】
温風ブロワー１４の電気ヒーター１４ｈは、燃料電池１の出力電力ラインＬｅ１に介装された切り替えスイッチ１５と電源ラインＬｅ２によって接続され、燃料電池１で発電した電力の一部又は前部が温風ブロワー１４のヒーター１４ｈに送られるように構成されている。
【００５１】
水蒸気を含む燃料電池の排気ガス、例えば、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）や溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）の高温排ガスよりも、これ等の燃料電池における発電部から得られる抽気ガスの方が、減容処理容器内１０の廃棄物１２を乾燥するのには好適である。従って、定格出力に近い状態で運転している場合は、抽気ガスの方を優先的に排気処理装置側に流すように制御している。
しかし、定格出力の５０％以下の部分負荷運転時には抽気ガスが発生しない場合がある。その様な、抽気ガスが常時得られない場合には、第１の排気系Ｌｈ１側の燃料電池高温排ガスや、電気ヒーター１４ｈで加熱された空気を温風ブロワー１４で減容処理容器１０内へ供給するのが好適である。
【００５２】
次に、図２を参照して第２実施形態を説明する。
【００５３】
第２実施形態は、廃棄物減容処理が、燃料電池の高温排気ガス、発電モジュールから抽気される高温ガス、又は発電出力を利用して電気ヒーターにより生成される温風の何れか一つを、多層構造から成る処理容器内を流通させ、容器内の廃棄物を４０〜６０℃として促進微生物方式によって廃棄物を処理する高速減容処理システムの実施形態である。
【００５４】
図２の第２実施形態は、図１の第１実施形態に対して、廃棄物処理装置の減容処理容器が異なる。即ち、図２の第２実施形態の減容処理容器１０Ａは、内側ケーシング１１Ａと外側ケーシング１１Ｂとで構成される二重構造（２槽式）の容器を有している。
【００５５】
内側のケーシング１１Ａは第１実施形態の減容処理容器１０と同様であって、内側のケーシング１１Ａを、所定の隙間を保ちつつ、外側のケーシング１１Ｂによって囲んだ構成である。そして、内側のケーシング１１Ａと外側のケーシング１１Ｂとの隙間に、排気管Ｌｈ３を経由した高温排気及び又は抽気ガスが投入され、それらのガスの保有する熱エネルギーが減容処理容器１０Ａの内側ケーシング１１Ａを介して、間接的に内側ケーシング１１Ａ内の廃棄物１２に投与される。
【００５６】
減容処理容器１０Ａの内側のケーシング１１Ａと外側のケーシング１１Ｂとの隙間に投入された高温排気ガス及び抽気ガス中には、水蒸気が含まれている。そこで、外側のケーシング１１Ｂには、図示例では、側部外周面に図示しない排気口が、底部には図示しないドレン孔が形成してあり、排気の一部Ｈ及び凝縮した水Ｄを排出できるように構成されている。
【００５７】
そして、三方弁Ｖｈ２、Ｖｈ３及び電気ヒーター１４ｈで加熱された空気を流量制御すれば、減容処理容器１０Ａの内側ケーシング１１Ａ内の温度を４０〜６０℃に保つことが出来る。減容処理容器１１内の温度を４０〜６０℃に保つことによって、廃棄物１２は廃棄物中の微生物によって迅速に分解されると共に、微生物の分解活性も高まり、減容が促進される。
【００５８】
図２の様な減容処理容器１０Ａを使用する場合には、燃料電池高温排ガスであっても、生ゴミの様な多量の水分を包含する廃棄物を乾燥することが出来る。
その他の構成は図１の第１実施形態と同様である。
【００５９】
次に、図３を参照して第３実施形態を説明する。
【００６０】
図３の第３実施形態は、第２実施形態と概略同様の二重構造の減容処理容器１０Ｂの内側ケーシング１１Ａ及び外側ケーシング１１Ｂで形成される容器間の隙間に電気ヒーター１６を組込み、その電気ヒーター１６に燃料電池１の発電出力を切り替えスイッチ１５及び電源ラインＬｅ２を経由して送り、減容処理容器１０Ｂ内の廃棄物１２を電気ヒーター１６で直接過熱する実施形態である。
【００６１】
また、第３実施形態は、二重構造の容器でなく、第１実施形態と同様の単層構造とし、減容処理容器を直接ヒーターで加熱してもよい。
【００６２】
上述した以外は、図１の第１実施形態及び図２の第２実施形態と同様である。
【００６３】
次に、図４を参照して第４実施形態を説明する。
【００６４】
第４実施形態は、図３の第３実施形態と同じように促進微生物方式の１種で、図１の第１実施形態に対して、減容処理容器の排気ラインＬｈ４のドレン管Ｌｄの下流側に脱臭処理装置３０を設け、減容処理容器１０の外周にヒーター１６を設け、減容処理容器１０内の廃棄物１２を間接的に加熱する実施形態である。
【００６５】
図４の第４実施形態では、粉砕・撹拌機１３のモータ１３ｍ、温風ブロワー１４のヒーター１４ｈ、減容処理容器１０の加熱用ヒーター１６、排気ラインＬｈ４に介装されたブロワー２０の図示しない駆動用モータ、及び脱臭装置３０の図示しない駆動部に、燃料電池１で発電した電力が切換スイッチ１５及び電源ラインＬｅ２を経由して投入されるように構成されている。
【００６６】
次に、図５を参照して第５実施形態を説明する。
【００６７】
図５の第５実施形態は、図４の第４実施形態の脱臭処理装置３０を、脱臭触媒３１と、その上流側の加熱用電気ヒーター３１ｈとに組み換えて構成した実施形態である。
脱臭触媒３１の上流側の加熱用電気ヒーター３１ｈとしては、図示の例では、減容処理容器１０の排気ラインＬｈ４にヒーター用ニクロム線を巻き付けて構成している。
その他の構成に関しては、図４の第４実施形態と同様である。
【００６８】
次に、図６を参照して第６実施形態を説明する。
【００６９】
第６実施形態は、燃料電池の直流出力を利用するオゾン発生装置により、空気中の酸素を利用してオゾンを発生させ、このオゾンを廃棄物処理の際に発生する排ガスと混合させて、排気ガスの臭気成分を処理する実施形態である。
【００７０】
図６の第６実施形態は、図３の第３実施形態に対して、減容処理容器１０Ｂの排気ラインＬｈ４におけるドレン管Ｌｄの下流にオゾン脱臭器３６を介装し、そのオゾン回収器３６の駆動を、高温作動型燃料電池１の直流出力を切換えスイッチ１５、電源ラインＬｅ２経由で投入し、その直流電流で賄う様に構成している。すなわち、オゾン脱臭器３６は、かかる高電圧の直流でオゾンを発生し、発生したオゾンの酸化力により、臭気成分を酸化して、脱臭する様に構成されている。
【００７１】
次に、図７を参照して第７実施形態を説明する。
【００７２】
第７実施形態は、廃棄物減容過程で発生する発酵ガスを、燃料電池の燃料ガスに混合させ、発電に利用する実施形態である。
ここで、廃棄物減容過程で生成する発酵ガスとは、不活性成分である二酸化炭素（ＣＯ２）と、メタンガス（ＣＨ４）やプロパン（Ｃ３Ｈ８）等の混合物であり、二酸化炭素（ＣＯ２）を除去すれば、高温作動型燃料電池に投入する燃料ガスと組成は変わらない。
【００７３】
図７の第７実施形態は、図２の第２実施形態に対して、廃棄物処理装置の減容処理容器１０Ａの排気系Ｌｈ４のドレン管Ｌｄの下流側に精製器３４を介装し、精製器３４で発生する二酸化炭素（ＣＯ２）と、メタンガス（ＣＨ４）やプロパン（Ｃ３Ｈ８）等の燃料成分との混合ガスにおける二酸化炭素（ＣＯ２）を、図示しない手段によって精製器３４外に排除し、残った燃料成分をガスラインＬｇによって、燃料供給ライン４に介装したミキサー４Ｍを介して燃料供給ライン４に投入する様に構成されている。
尚、減容処理容器は第２実施形態と同様２層式（１０Ａ）が用いられる。
【００７４】
次に、図８を参照して第８実施形態を説明する。
【００７５】
第８実施形態は、燃料電池１の第１の排気系Ｌｈ１に熱交換器を介装し、例えば給湯設備に余剰の排熱エネルギーを供給することにより、第１実施形態〜第７実施形態よりも、コージェネシステムとして更に省エネ効果を高めた実施形態である。
【００７６】
図８において、第８実施形態のシステムは、第１実施形態に対して、燃料電池１の第１の排気系Ｌｈ１の下流側に熱交換器（熱交換給湯器）４０を介装し、その熱交換機４０に給湯ラインＬｗを通し、図示しない給湯需要（給湯設備）に給湯を行うように構成されている。
【００７７】
第８実施形態では、高温排気ガスライン（第１の排気系）Ｌｈ１の切換弁（第１の三方弁および第３の三方弁）Ｖｈ１、Ｖｈ３と抽気ライン（第２の排気系）Ｌｈ２の切換弁（第２の三方弁）Ｖｈ２とを適宜切り換えることにより、抽気ガス、高温排気の切り換え、合流などが可能に構成されている。
【００７８】
次に、図９を参照して第８実施形態の第１変形例を説明する。
【００７９】
図９の第８実施形態の第１変形例は、「抽気ガス」を常に減容処理容器１０へ供給し、燃料電池１の「高温排気ガス」を、常時、給湯・温水暖房用の熱交換器４０へ供給する実施例である。
【００８０】
図９において、「抽気ガス」を第２の排気系Ｌｈ２の第２の三方弁Ｖｈ２の下流の配管Ｌｈ２２から直接、廃棄物処理装置の減容処理容器１０のみに供給し、他方、「燃料電池高温排気ガス」を、第１の排気系Ｌｈ１の配管Ｌｈ１２から、給湯・温水暖房用の熱交換器４０のみに供給する様に構成されている。
【００８１】
即ち、「抽気ガス」と「燃料電池高温排気ガス」とは混合されることはなく、第１の排気系Ｌｈ１から第３の三方弁Ｖｈ３が排除されている。
【００８２】
次に、図１０を参照して、第８実施形態の第２変則例を説明する。
【００８３】
図１０の第８実施形態の第２変形例では、「燃料電池高温排気ガス」を常に減容処理容器１０へ供給し、「抽気ガス」を、常時、給湯・温水暖房用の熱交換器４０へ供給する実施例である。
【００８４】
図１０において、第１の排気系Ｌｈ１の構成を、燃料電池１のオフガス燃焼部１ａ側から下流に向い、配管Ｌｈ１１、第１の三方弁（レリーフ弁）Ｖｈ３、配管Ｌｈ１３で構成し、「燃料電池高温排気ガス」を第１の排気系Ｌｈ１から直接、廃棄物処理装置の減容処理容器１０のみに供給するように構成している。
他方、第２の排気系Ｌｈ２の構成を、燃料電池（の発電モジュール）１側から順に、配管Ｌｈ２１、第２の三方弁（レリーフ弁）Ｖｈ２、配管Ｌｈ２２で構成し、「抽気ガス」を第２の排気系Ｌｈ２から直接、給湯・温水暖房用の熱交換器４０のみに供給するように構成している。
即ち、「抽気ガス」と「燃料電池高温排気ガス」とは混合されることはない。
【００８５】
第８実施形態の第１変形例（図９）も第２変形例（図１０）も、共に、高温排気ガスラインと抽気ラインの切換弁における切り換えがない。但し、それぞれのライン（高温排気ガスラインＬｈ１と抽気ラインＬｈ２）には、流量制御機能のあるレリーフ弁Ｖｈ１、Ｖｈ２が介装されており、熱需要やゴミ処理量に対応して、各ラインを流れるガス流量が制御可能となっている。
【００８６】
次に、図１１を参照して第９実施形態を説明する。
【００８７】
第９実施形態は、図５の第５実施形態の減容処理容器１１の外周の電気ヒーター１６を廃止したシステムに、図８の給湯・温水暖房用の熱交換器４０を組み合わせた実施形態である。
【００８８】
図１１に示す様に、廃棄物減容のための粉砕・攪拌モータ１３ｍ、減容処理容器１０内に温風を吹き込む温風ブロワー１４の加熱用電気ヒーター１４ｈ、減容処理容器１０内の空気を排出するためのブロワー２０、減容処理容器１０からの排気の悪臭を除去するための脱臭触媒３１の上流のヒーター３１ｈを高温作動型燃料電池１の出力で賄っている。それに加えて、図８の第８実施形態で示すような給湯・温水暖房用４０の熱交換器を設けている。
【００８９】
次に、図Ｉ２を参照して第１０実施形態を説明する。
【００９０】
第１０実施形態は、図７の第７実施形態に対して、第１の排気系Ｌｈ１に図８の第８実施形態で示すような給湯・温水暖房用４０の熱交換器を追加した実施形態である。
【００９１】
図１２の第１０実施形態のシステムは、図１２において、廃棄物処理装置に二重構造の減容処理容器１０Ａを採用し、且つ、減容処理容器１０Ａの内側ケーシング１１Ａからの排ガスを精製器３４で精製して、その精製して得られた燃料成分で構成されるガスをガスラインＬｇ経由で高温作動型燃料電池１の燃料（ガス）供給系４のミキサー４Ｍに送り、ミキサー４Ｍで燃料ガスと混合する様に構成されている。
【００９２】
各種機器（粉砕・攪拌機のモータ１３ｍ、ブロワー２０、温風ブロワー１４のヒーター１４ｈ等）の動力は、高温作動型燃料電池１の出力で賄っている。
【００９３】
次に、図Ｉ３を参照して第１１実施形態を説明する。
【００９４】
第１１実施形態は、図６の第６実施形態に対して、第１の排気系Ｌｈ１に図８の第８実施形態で示すような給湯・温水暖房用４０の熱交換器を追加した実施形態である。
【００９５】
図１３に示すように、電気ヒーターで加熱するタイプの廃棄物処理装置（減容処理容器１０Ｂ）を採用し、且つ、減容処理容器１０Ｂからの排ガスを排気ラインＬｈ４に介装したオゾン脱臭器３３により脱臭処理している。
減容処理容器加熱用の電気ヒーター１６、ブロワー２０、オゾン脱臭器３３、及び温風ブロワー1４のヒーター１４ｈ等の駆動用電力は、高温作動型燃料電池１の出力で賄っている。
【００９６】
次に、図１４〜図２０を参照して第１２実施形態を説明する。
【００９７】
図１４〜図２０の第１２実施形態は、システム構成（図１４）は図１１の第９実施形態をベースとし、これに制御手段であるコントロールユニット６０を含む制御系を組み合わせた実施形態である。
尚、駆動電源のラインは、一部を除いては省略して描いている。
【００９８】
ここで、廃棄物処理装置の減容処理容器１０内の廃棄物（例えば、生ごみ１２）の含水率は、乾燥前後の重さで判定することが好ましく、従って図１４において、減容処理容器１０の底部には、廃棄物の質量を計測する質量センサ７０が取り付けられている。
【００９９】
出力電力ラインＬｅ１のパワーコンディショナーの前後には、夫々電力計Ｍｅ１（システム側の電力計），Ｍｅ２（需要側の電力計）が介装されている。
熱交換器４０を通る給湯ラインＬｗの熱交換器４０の下流には、温水メーターＭｗ１が、給湯手段の需要側には給湯メーターＭｗ２が夫々装備されている。
【０１００】
燃料電池１に装備された温度計測器２は信号ラインＳｉ１によって、電力計Ｍｅ１は信号ラインＳｉ２によって、電力計Ｍｅ２は信号ラインＳｉ３によって、温水メーターＭｗ１は信号ラインＳｉ４によって、給湯メーターＭｗ２は信号ラインＳｉ５によって、質量センサ７０は信号ラインＳｉ６によって夫々コントロールユニット６０に接続されている。
【０１０１】
燃料調整弁５は制御信号ラインＳｏ１によって、酸化剤調整弁７は制御信号ラインＳｏ２によって、発電出力調整機構３は制御信号ラインＳｏ３によって、電力出力ラインＬｅ１に介装された切換えスイッチ１５は制御信号ラインＳｏ４によって、第２の排気系Ｌｈ２に介装された第２の三方弁Ｖｈ２は制御信号ラインＳｏ５によって、第１の排気系Ｌｈ１に介装された第３の三方弁Ｖｈ３は制御信号ラインＳｏ６によって、夫々コントロールユニット６０に接続されている。
【０１０２】
図１４の第１２実施形態における制御を説明するのが、図１５〜図２０である。
【０１０３】
図１５（一個人の家庭の例）、図１６（中規模店舗の例）における従来の「電気余り」、「熱余り」の時間帯（深夜から早朝の時間帯）では、本発明においては、図１７（一個人の家庭の例）、図１８（中規模店舗の例）で示す様に、発生した電気及び熱が、廃棄物処理に使用される。
一方、本発明において、昼間の時間帯では、余剰熱、余剰電力が生じた場合にのみ、当該余剰熱及び／又は余剰電力が廃棄物処理に用いられる。
すなわち、電気及び／又は熱が余っている時間（家庭なら深夜、店舗なら閉店後、等）に生ゴミ処理を行う。
【０１０４】
係る制御を示すのが、図１９及び図２０である。
【０１０５】
図１９に基づいて、第１２実施形態の制御の一例を説明する。
先ず、コントロールユニット６０は、本日が、平日か休日か、を判断して（ステップＳ１）、平日であればステップＳ２に進む。一方休日であればステップＳ７に進む。
【０１０６】
ステップＳ２では現在が、朝から昼の時間帯か否かを判断して、朝から昼の時間帯であれば（ステップＳ２のＹＥＳ）、ステップＳ３に進み、そうでなければ（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ７に進む。
【０１０７】
ステップＳ３では、コントロールユニット６０は、電力計Ｍｅ１、Ｍｅ２からの電力情報によって、余剰電力が発生しているか否かを判断して、余剰電力が発生していれば（ステップＳ３のＹＥＳ）、次のステップＳ４に進み、一方、余剰電力が発生していなければ（ステップＳ３のＮＯ）、ステップＳ５まで進む。
【０１０８】
ステップＳ４では、余剰電力を廃棄物処理へ回し、ステップＳ５に進む。
【０１０９】
ステップＳ５では、コントロールユニット６０は、温水メーターＭｗ１、給湯メーターＭｗ２からの情報によって、余剰熱が発生しているか否かを判断して、余剰熱が発生していれば（ステップＳ５のＹＥＳ）、次のステップＳ６に進み、余剰熱を廃棄物処理に回した後制御を終了する。一方、余剰熱が発生していなければ（ステップＳ５のＮＯ）、そのまま制御を終了する。
【０１１０】
ステップＳ７では、発電出力を廃棄物処理の各装置（ブロワー２０の駆動、温風ブロワー１４のヒーター１４ｈ、脱臭触媒上流のヒーター３１ｈ等）、に利用し、高温排ガス及び抽気ガスを廃棄物処理装置の減容処理容器１０内に投入する。その後制御を終了する。
【０１１１】
次に、図２０に基づいて、第１２実施形態の別の制御について説明する。
先ずステップＳ１１において、コントロールユニット６０は、電力利用量、利用スケジュール、給湯利用量、入浴時間、ごみ処理時間帯等、をユーザーの直接入力又は、各センサ類からの情報及び図示しないデータベースに蓄積された過去のデータから読み込む。
【０１１２】
ステップＳ１２において現在時刻をチェックするか、又は質量センサ７０からの情報により、減容処理容器１１内の廃棄物１２の蓄積量（質量）を計測して、廃棄物処理の時間帯、又は廃棄物蓄積量が過多の状態となっているか否かを判断する（ステップＳ１３）。
【０１１３】
廃棄物処理の時間帯、又は廃棄物蓄積量が過多の状態となっていれば（ステップＳ１３のＹＥＳ）、ステップＳ１４に進み、そうでなければ（ステップＳ１３のＮＯ）、ステップＳ１２に戻り、再びステップＳ１２以降を繰り返す。
【０１１４】
ステップＳ１４では、コントロールユニット６０は、発電出力、給湯出力又は貯湯量が需要を満たしているか否かを判断しており、需要を満たしていれば（ステップＳ１４のＹＥＳ）、ステップＳ１５に進み、一方需要を満たしていなければ（ステップＳ１４のＮＯ）、ステップＳ１８まで進む。
【０１１５】
ステップＳ１５では、排ガス流路を温水熱交換から廃棄物処理側へと切換え、発電出力を需要家給電から廃棄物処置側の各装置へ切換え、廃棄物処理を開始する（ステップＳ１６）。
廃棄物処理に当たっては、電力、熱の不足時には、先ず、燃料電池１の発電出力や排ガス流通量の制御で対応し、それでも不足の場合は不足エネルギーを系統から受電して利用する。
【０１１６】
その後、コントロールユニット６０は、質量センサ７０からの情報によって廃棄物は減容・脱水されたか否かを判断し（ステップＳ１７）、減容・脱水されていれば（ステップＳ１７のＹＥＳ）、ステップＳ１１まで戻り再びステップＳ１１以降を繰り返す。一方減容・脱水が未だ済んでいなければ（ステップＳ１７のＮＯ）、ステップＳ１６以降を繰り返す。
【０１１７】
ステップＳ１８では、コントロールユニット６０は、発電出力は電力需要を満たしているか否かを判断しており、満たしていれば（ステップＳ１８のＹＥＳ）、ステップＳ２２まで進み、満たしていなければ（ステップＳ１８のＮＯ）、燃料電池の出力制御を行い、即ち、発電量をアップさせ（ステップＳ１９）、ステップＳ２０に進む。
【０１１８】
ステップＳ２０では、コントロールユニット６０は、再度、発電出力は電力需要を満たしているか否かを判断しており、満たしていれば（ステップＳ２０のＹＥＳ）、ステップＳ２２まで進み、満たしていなければ（ステップＳ２０のＮＯ）、不足電力を系統受電し（ステップＳ２１）、ステップＳ２２に進む。
【０１１９】
ステップＳ２２では、コントロールユニット６０は給湯需要には図示しないタンクの貯湯と排ガス熱交換器４０の給湯出力で対応可能か否かを判断して、可能であれば（ステップＳ２２のＹＥＳ）、前述のステップＳ１５に進み、対応が不可能であれば（ステップＳ２２のＮＯ）、ステップＳ２３で、図示しないバックアップバーナ、或いは図示しない電気ヒーター等によって温水を加熱した後、ステップＳ２４に進む。
【０１２０】
ステップＳ２４では、コントロールユニット６０は、給湯需要には対応可能となったか否かを判断しており、対応可能であれば（ステップＳ２４のＹＥＳ）、ステップＳ１５に進み、対応不可であれば（ステップＳ２４のＮＯ）、ステップＳ２３に戻り再びステップＳ２３以降を繰り返す。
【０１２１】
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ことを付記する。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の高温作動型燃料電池システムの第１実施形態の構成を示したブロック図。
【図２】本発明の第２実施形態の構成を示したブロック図。
【図３】本発明の第３実施形態の構成を示したブロック図。
【図４】本発明の第４実施形態の構成を示したブロック図。
【図５】本発明の第５実施形態の構成を示したブロック図。
【図６】本発明の第６実施形態の構成を示したブロック図。
【図７】本発明の第７実施形態の構成を示したブロック図。
【図８】本発明の第８実施形態の構成を示したブロック図。
【図９】本発明の第８実施形態の第1変形例の構成を示したブロック図。
【図１０】本発明の第８実施形態の第２変形例の構成を示したブロック図。
【図１１】本発明の第９実施形態の構成を示したブロック図。
【図１２】本発明の第１０実施形態の構成を示したブロック図。
【図１３】本発明の第１１実施形態の構成を示したブロック図。
【図１４】本発明の第１２実施形態の構成を示したブロック図。
【図１５】第１２実施形態の効果を説明するための従来方式での一般家庭での電力需要と熱需要及び電力出色と給湯出力の２４時間のデータを示したグラフ。
【図１６】第１２実施形態の効果を説明するための従来方式での店舗での電力需要と熱需要及び電力出色と給湯出力の２４時間のデータを示したグラフ。
【図１７】第１２実施形態を実施した場合の効果を説明するための一般家庭での電力需要と熱需要及び電力出色と給湯出力の２４時間のデータを示したグラフ。
【図１８】第１２実施形態を実施した場合の効果を説明するための店舗での電力需要と熱需要及び電力出色と給湯出力の２４時間のデータを示したグラフ。
【図１９】第１２実施形態における制御の一例を示すフローチャート。
【図２０】第１２実施形態における制御の他の例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１２３】
１・・・燃料電池
２・・・燃料電池システム温度計測器
３・・・発電出力調整機構
４・・・燃料供給系
５・・・燃料調整弁
６・・・酸化剤供給系
７・・・酸化剤調整弁
８・・・Ｄ／Ｄコンバータ
９・・・インバータ
１０，１０Ａ，１０Ｂ・・・減容処理容器
１１Ａ・・・内側のケーシング
１１Ｂ・・・外側のケーシング
１２・・・廃棄物
１３・・・粉砕・撹拌機
１３ｍ・・・モータ
１４・・・温風ブロワー
１４ｈ・・・電気ヒーター
１５・・・切換えスイッチ
２０・・・ブロワー
３０・・・脱臭処理装置
３１・・・脱臭触媒
３１ｈ・・・電気ヒータ
３３・・・オゾン脱臭器
３４・・・精製器
４０・・・熱交換給湯器
５０・・・電力系統
６０・・・コントロールユニット
７０・・・質量センサ
Ｌｅ１・・・燃料電池側の出力電力ライン
Ｌｅ２・・・電源ライン
Ｌｈ１・・・第１の排気系
Ｌｈ２・・・第２の排気系
Ｌｈ４・・・排気ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を減容処理するための減容処理容器を備え、該減容処理容器には、燃料電池の高温排ガス、燃料電池の発電部分から抽気される高温ガス、燃料電池の発電出力が供給される電気加熱装置により加熱される空気の何れかが供給されることを特徴とする高温作動型燃料電池システム。
【請求項２】
前記減容処理容器のケーシングは多層構造となっており、廃棄物が貯留する内部ケーシングと、その直ぐ外側のケーシングとの間の空間に、燃料電池の高温排ガス、燃料電池の発電部分から抽気される高温ガス、燃料電池の発電出力が供給される電気加熱装置により加熱される空気の何れかが供給される請求項１の高温作動型燃料電池システム。
【請求項３】
廃棄物を減容処理するための減容処理容器を備え、該減容処理容器には減容処理容器加熱用の電気加熱装置が設けられており、該減容処理容器加熱用の電気加熱装置には燃料電池の発電出力が供給されることを特徴とする高温作動型燃料電池システム。
【請求項４】
前記減容処理容器内の廃棄物を攪拌する攪拌用電気モータと、減容処理容器からの排ガスを排気するためのブロワーと、減容処理容器からの排気を脱臭処理するための脱臭装置を有し、該電気モータ、ブロワー、脱臭装置には燃料電池の発電出力が供給される請求項１〜３のいずれか１項の高温作動型燃料電池システム。
【請求項５】
前記脱臭装置は、減容処理容器からの排気が流過するラインに介装された脱臭触媒と、該脱臭触媒よりも減容処理容器側に設けられ且つ脱臭触媒に流入する排気を加熱する脱臭触媒流入排気加熱用電気加熱装置とを有し、該脱臭触媒流入排気加熱用電気加熱装置には燃料電池の発電出力が供給される請求項４の高温作動型燃料電池システム。
【請求項６】
前記脱臭装置は、燃料電池の発電出力が供給されるオゾン発生装置である請求項４の高温作動型燃料電池システム。
【請求項７】
減容処理容器の排ガスが流過するラインに精製器を介装し、該精製器は減容処理容器からの排ガスから燃料成分を抽出し且つ抽出した燃料成分を燃料電池の燃料供給系に供給する様に構成されている請求項２の高温作動型燃料電池システム。
【請求項８】
熱需要に対処するための熱交換器を設け、該熱交換器には燃料電池の高温排ガス或いは燃料電池の発電部分から抽気される高温ガスの何れかが供給される様に構成されている請求項１〜７の何れか１項の高温作動型燃料電池システム。
【請求項９】
電力需要監視装置と、熱需要監視装置と、電力出力監視装置と、熱出力監視装置と、減容処理容器内の廃棄物計測装置と、制御手段とを備え、該制御手段は、電力需要及び熱需要が少ない時間帯には発電出力及び／又は熱出力は減容処理容器における廃棄物処理に用いられ、電力需要及び熱需要が多い時間帯には余剰出力のみが減容処理容器における廃棄物処理に用いられる制御を行う様に構成されている請求項１〜８の何れか１項の高温作動型燃料電池システム。
【請求項１】
廃棄物を減容処理するための減容処理容器を備え、該減容処理容器には、燃料電池の高温排ガス、燃料電池の発電部分から抽気される高温ガス、燃料電池の発電出力が供給される電気加熱装置により加熱される空気の何れかが供給されることを特徴とする高温作動型燃料電池システム。
【請求項２】
前記減容処理容器のケーシングは多層構造となっており、廃棄物が貯留する内部ケーシングと、その直ぐ外側のケーシングとの間の空間に、燃料電池の高温排ガス、燃料電池の発電部分から抽気される高温ガス、燃料電池の発電出力が供給される電気加熱装置により加熱される空気の何れかが供給される請求項１の高温作動型燃料電池システム。
【請求項３】
廃棄物を減容処理するための減容処理容器を備え、該減容処理容器には減容処理容器加熱用の電気加熱装置が設けられており、該減容処理容器加熱用の電気加熱装置には燃料電池の発電出力が供給されることを特徴とする高温作動型燃料電池システム。
【請求項４】
前記減容処理容器内の廃棄物を攪拌する攪拌用電気モータと、減容処理容器からの排ガスを排気するためのブロワーと、減容処理容器からの排気を脱臭処理するための脱臭装置を有し、該電気モータ、ブロワー、脱臭装置には燃料電池の発電出力が供給される請求項１〜３のいずれか１項の高温作動型燃料電池システム。
【請求項５】
前記脱臭装置は、減容処理容器からの排気が流過するラインに介装された脱臭触媒と、該脱臭触媒よりも減容処理容器側に設けられ且つ脱臭触媒に流入する排気を加熱する脱臭触媒流入排気加熱用電気加熱装置とを有し、該脱臭触媒流入排気加熱用電気加熱装置には燃料電池の発電出力が供給される請求項４の高温作動型燃料電池システム。
【請求項６】
前記脱臭装置は、燃料電池の発電出力が供給されるオゾン発生装置である請求項４の高温作動型燃料電池システム。
【請求項７】
減容処理容器の排ガスが流過するラインに精製器を介装し、該精製器は減容処理容器からの排ガスから燃料成分を抽出し且つ抽出した燃料成分を燃料電池の燃料供給系に供給する様に構成されている請求項２の高温作動型燃料電池システム。
【請求項８】
熱需要に対処するための熱交換器を設け、該熱交換器には燃料電池の高温排ガス或いは燃料電池の発電部分から抽気される高温ガスの何れかが供給される様に構成されている請求項１〜７の何れか１項の高温作動型燃料電池システム。
【請求項９】
電力需要監視装置と、熱需要監視装置と、電力出力監視装置と、熱出力監視装置と、減容処理容器内の廃棄物計測装置と、制御手段とを備え、該制御手段は、電力需要及び熱需要が少ない時間帯には発電出力及び／又は熱出力は減容処理容器における廃棄物処理に用いられ、電力需要及び熱需要が多い時間帯には余剰出力のみが減容処理容器における廃棄物処理に用いられる制御を行う様に構成されている請求項１〜８の何れか１項の高温作動型燃料電池システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００６−２７８１７６（Ｐ２００６−２７８１７６Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９６６７６（Ｐ２００５−９６６７６）
【出願日】平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【Ｆターム（参考）】
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