JPH08308587A

JPH08308587A - 水素供給設備およびコジェネレーション設備

Info

Publication number: JPH08308587A
Application number: JP8054280A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Ueda; 哲也上田; Isao Matsushita; 功松下; Itsune Okuya; 巌根奥谷; Kazunobu Miura; 一伸三浦; Naoya Ichimura; 直也市村; Shinji Tanaka; 信治田中
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1995-03-13
Filing date: 1996-03-12
Publication date: 1996-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】従来、捨てられる傾向が高かった比較的低品
位の熱を有効に利用することができる設備を得る。【解決手段】常温より高い温度の嫌気性雰囲気内で有
機物を栄養として培養され、水素を発生する水素発生超
好熱菌を培養する培養装置７と、排熱源から排出される
８０℃以上の排熱保有媒体から給熱されて培養装置７を
水素発生超好熱菌の増殖に適した温度に維持する培養温
度維持機構８と、水素発生超好熱菌の増殖に必要な有機
物を培養装置７内に供給する有機物供給機構１８とを備
え、水素発生超好熱菌の増殖により培養装置７内で発生
する水素を、培養装置７から取り出して貯蔵する水素貯
蔵器１４を備え、水素貯蔵器１４から水素を取り出し可
能に水素供給設備を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コジェネレーショ
ン装置を備えた集合住宅、病院、工場、発電所、排熱を
発生する工場、ゴミ焼却設備、ゴミ発電設備といった設
備から発生する排熱の利用技術、さらには、食品工場等
から発生する廃棄有機物の利用技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、地球環境保全の重要性や省エネル
ギーの観点から、一定量の一次エネルギー（天然ガス、
石油、石炭等）からなるべく多くの二次エネルギー（電
気、熱等）を取り出す総合エネルギー効率の高いシステ
ムの開発が盛んに進められている。ここで、発電、給熱
等の目的で燃料を燃焼させた後発生する排熱を有効に利
用することができれば、これが好ましい。さて、従来、
比較的低品位の熱（例えば、１００℃前後の熱湯を発生
されることができる、比較的低温（８０℃〜１５０℃程
度）の排熱保有媒体としての排ガス、排水等が有する
熱）は、その温度条件から排熱回収を効率的に行えない
ため、多くが棄てられていた。従って、このような低品
位の熱を有効利用する技術の出現が望まれている。

【０００３】このような比較的低品位の熱を多分に棄て
ていた例としては、コジェネレーション装置を備えたコ
ジェネレーション設備を挙げることができる。この設備
は、供給対象地域のオンサイトで発電と熱供給（温水、
暖房）を同時におこなうため、送電ロス、熱ロスもなく
約８０％の総合エネルギー効率が達成できる。このよう
な設備の一例を図４に示した。同図では、供給対象であ
る集合住宅２に対してコジェネレーション装置の一例で
あるガスタービン５とそれに連結された発電機６が備え
られ、装置から、電力供給系統３、温水供給系統４を介
して、熱と電力が共に供給される。一方、従来、この様
な集合住宅２からは廃棄ゴミ（有機物を含む）が発生す
るが、これは、そのまま廃棄されていた。図４において
破線でこの状態を示した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】さて、上記のような比
較的低品位な熱は、従来、そのまま棄てられていたが、
これが問題（有効利用されるべき）であった。さらに、
上記のようなコジェネレーション設備に関して検討する
と、一般に電力需要に対して熱需要は小さく、特に夏期
や夜間は、多くの余剰熱エネルギーが発生する。従っ
て、この余剰熱エネルギーの有効利用法や電気エネルギ
ーへの変換法（熱電変換技術）の開発が望まれている
が、現在のところ実用的なシステムの開発には至ってい
ない。そこで、本願の目的は、従来、捨てられる傾向が
高かった比較的低品位の熱を有効に利用することができ
る設備を得るとともに、従来、比較的多くの熱を棄てて
いたコジェネレーション設備において、これを総合エネ
ルギー効率の高い、省エネルギー型のものとすることが
できる技術を得ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本願の水素供給設備の特徴構成は、以下のとおりで
ある。〔構成〕即ち、水素供給設備を構成するに、常温より高
い温度の嫌気性雰囲気内で有機物を栄養として培養さ
れ、水素を発生する水素発生超好熱菌を培養する培養装
置と、排熱源から排出される８０℃以上の排熱保有媒体
から給熱されて前記培養装置を前記水素発生超好熱菌の
増殖に適した温度に維持する培養温度維持機構と、前記
水素発生超好熱菌の増殖に必要な前記有機物を前記培養
装置内に供給する有機物供給機構とを備え、前記水素発
生超好熱菌の増殖により前記培養装置内で発生する水素
を、前記培養装置から取り出して貯蔵する水素貯蔵器を
備え、前記水素貯蔵器から水素を取り出し可能に構成す
るのである。〔作用・効果〕この水素供給設備においては、培養装置
内で水素発生超好熱菌の培養が行われる。ここで、培養
に必要な熱としては、排熱源から排出される排熱保有媒
体が有する熱が利用され、培養温度維持機構により培養
装置の温度維持がされる。水素発生超好熱菌が、その良
好な活性を発揮する温度は、８０〜１０３℃程度であ
り、排熱として温度が８０℃までのもの（従来は棄てら
れていた低品位のもの）を利用することができる。さら
に、菌の培養にあたっては、有機物が必要であるが、有
機物供給機構よりこれが培養装置に供給される。培養装
置内においては、菌の増殖により水素を含むガスが発生
される。これは、水素貯蔵器側へ取り出され、この水素
貯蔵器から水素が取り出し自在に構成されることによ
り、水素の供給が可能となる。従って、本水素供給設備
においては、比較的低品位の（比較的低温の温度域の）
熱を利用して、水素を発生させ、この水素を、利用する
ことが可能となる。本願が熱の供給源とするものは、新
たな発熱装置から供給されるものではなく、あくまで、
排ガス、排水等とともに棄てられていた排熱である。従
って、本願にあっては、新たな発熱源は必要とされず、
集合住宅、工場等において、余剰の熱を発生している部
位に、本願の設備を備えることで、排熱を水素として回
収し、良好なエネルギー利用を図ることができる。

【０００６】〔構成〕上記の水素供給設備にあって、前
記培養装置内に於ける水素ガスの分圧が、予め設定され
た値以上に達した場合に、前記培養装置内の前記水素を
前記水素貯蔵器に取り出す培養装置内水素分圧維持機構
を備えることが好ましい。〔作用・効果〕培養装置内に於ける菌の増殖にあって
は、これが閉じられた系の中で行われるため、増殖に伴
って発生する水素を所定の基準で取りださないと、水素
分圧が上昇し過ぎて、菌の増殖が抑えられることとなる
場合もある。従って、この水素供給設備にあっては、菌
が増殖し、培養装置内での水素分圧が所定値を超えた段
階で培養装置内水素分圧維持機構より、水素貯蔵器側へ
水素を取り出し貯蔵する。従って、菌の増殖が抑制され
ることなく、水素貯蔵器側の水素圧力を所定域内に維持
して、排熱の水素による回収を進めることができる。

【０００７】〔構成・作用・効果〕上記の水素供給設備
にあっては、前記排熱源が、コジェネレーション装置、
発電所、排熱を発生する工場、ゴミ焼却設備、ゴミ発電
設備のいずれかであることが好ましい。これらの装置、
設備等は、比較的多量の排熱を従来廃棄している系であ
り、本願にあっては、水素供給設備を備えることで、従
来、棄てられていた排熱を水素の形で回収して、有効利
用できる。

【０００８】〔構成・作用・効果〕上記の水素供給設備
にあって、前記有機物が廃棄有機物であり、前記有機物
供給機構に、前記廃棄有機物を粉砕するとともに、熱分
解もしくは酸化分解して低分子化処理する処理装置が備
えられていることが好ましい。水素発生超好熱菌の増殖
には有機物が必要であるが、こういった有機物としては
デンプン（ジャガイモ、小麦等）、酵母、醗酵粕、果
実、果実の皮、廃糖蜜、糖、動物残渣等、比較的広範囲
のものが利用できる。しかも、こういったものは、一般
的な、人間の生活から廃棄されるものであるため、例え
ば、集合住宅等で、台所から発生する廃棄物（実質上の
廃棄有機物）を、これに利用できる。この水素供給設備
にあっては、廃棄有機物を比較的低分子化して培養装置
に供給する目的から、処理装置を備え、分解された廃棄
有機物を水素発生超好熱菌に対する栄養源として供給し
て、水素発生の用に供する。従って、この水素供給設備
にあっては、従来棄てられていた比較的低品位の熱の有
効利用、さらには、廃棄有機物の有効利用が図れ、エネ
ルギー利用の点、環境に対する影響の点で好ましい設備
を得ることができた。〔構成・作用・効果〕上記の水素供給設備において、前
記水素発生超好熱菌がピロコッカスフリオサスまたは
サーモトガマリティマであり、前記増殖に適した温度
が８０〜１０３℃であることが好ましい。即ち、水素発
生超好熱菌としての、ピロコッカスフリオサス（Ｐｙ
ｒｏｃｏｃｃｕｓｆｕｒｉｏｓｕｓ）またはサーモト
ガマリティマ（Ｔｈｅｒｍｏｔｏｇａｍａｒｉｔｉ
ｍａ）を採用する場合は、この菌により比較的低温の温
度域（８０〜１０３℃）、且つ常圧の状態で、本願の目
的に合致して、水素を有効に発生されることができ、例
えば、発電の用に供することができる。これらの菌は、
９０℃の培養状態で、０．５〜１．６ｍ³／ｍ³反応槽程
度の水素を発生させることができる。

【０００９】さて、これまで説明してきた例において
は、エネルギーの有効利用の点から、排熱を水素の形で
回収して、これを供給できる設備について説明したが、
このような設備を有効に使用する設備について以下説明
する。ここで、設備は、コジェネーレーション装置を備
えた設備である。

【００１０】〔構成〕上記のようなエネルギー利用効率
の良好なコジェネレーション設備の特徴構成は、電力と
熱とを共に消費する供給対象に、燃料の燃焼により発電
した電力を供給するとともに前記発電に伴って発生する
熱を供給するコジェネレーション装置を備え、常温より
高い温度の嫌気性雰囲気内で有機物を栄養として培養さ
れ、水素を発生する水素発生超好熱菌を培養する培養装
置を備え、前記コジェネレーション装置から給熱され
て、前記培養装置を前記水素発生超好熱菌の増殖に適し
た温度に維持する培養温度維持機構を備え、前記水素発
生超好熱菌の増殖により前記培養装置から発生する前記
水素を、発電用原料ガスとする燃料電池を備えたことに
ある。〔作用・効果〕このコジェネレーション設備において
は、供給対象にコジェネレーション装置より電力と熱が
供給される。装置より発生する熱の一部（例えば余剰
熱）は、培養温度維持機構を介して培養装置に送られ、
これを保温する。一方、培養装置においては、一定の保
温状態において、有機物を栄養源とする水素発生超好熱
菌が培養される。そして、この菌の増殖により、培養装
置で水素が発生される。この水素は、発電用原料ガスと
して、燃料電池に送られて、発電の用に供される。従っ
て、コジェネレーション装置で発生された熱の一部（例
えば余剰熱）は、水素として回収されるとともに、この
水素により発電をおこなうことにより、熱を電気の形に
変換して、エネルギーの有効利用を行うことができる。
結果、従来、利用されずに廃棄されていたコジェネレー
ション装置から余剰に発生する熱を利用して、生物変換
技術により水素を生産し、この水素から電力を得ること
により、エネルギーの有効利用（省エネルギー）を図る
ことができるようになった。〔構成〕さらに上記のコジェネレーション設備におい
て、前記水素発生超好熱菌がピロコッカスフリオサス
（Ｐｙｒｏｃｏｃｃｕｓｆｕｒｉｏｓｕｓ）またはサ
ーモトガマリティマ（Ｔｈｅｒｍｏｔｏｇａｍａｒ
ｉｔｉｍａ）であることが好ましい。〔作用・効果〕水素発生超好熱菌として、ピロコッカス
フリオサス（Ｐｙｒｏｃｏｃｃｕｓｆｕｒｉｏｓｕ
ｓ）またはサーモトガマリティマ（Ｔｈｅｒｍｏｔｏ
ｇａｍａｒｉｔｉｍａ）を採用する場合は、この菌によ
り比較的低温の温度域（８０〜１０３℃）、且つ常圧の
状態で、水素を有効に発生されることができ、発電の用
に供することができる。結果、適切な菌の選択により、
従来利用価値が低く、余剰熱として廃棄される傾向が高
かった比較的低温の温水（例えば８０〜１０３℃の温度
域のもの）を有効利用して、水素を生産して、発電を行
えるようになった。〔構成〕さらに、上記のコジェネレーション設備におい
て、前記培養装置から発生する水素を貯蔵する水素貯蔵
器を前記培養装置と前記燃料電池との間に備え、前記水
素貯蔵器から前記燃料電池への前記発電用原料ガスとし
ての水素の供給時点を設定自在な水素供給時点設定機構
を備えることが好ましい。〔作用・効果〕上記のような構成の培養装置において
は、一般に、水素を３３〜６６％程度含んだガスを発生
できる。このガスは例えば水素吸蔵合金といったものか
ら構成される水素貯蔵器に導入され、水素が蓄えられ
る。この水素貯蔵器を、水素の精製、濃縮が可能な構成
としておくと、精製、濃縮の機能をも果たすことができ
る。そして、培養装置で逐次発生し、吸蔵された水素
が、水素供給時点設定機構により所望の時点で燃料電池
に送られ、発電の用に供される。即ち、この構造におい
ては、例えば、電力や熱の需要が小さい夜間等におい
て、余剰熱を利用して菌の培養により水素を発生して貯
蔵しておき、電力需要の大きい昼等において、水素貯蔵
器より燃料電池に水素を供給して、発電をおこなうこと
ができる。結果、燃料電池への水素供給時点を操作する
ことにより、コジェネレーション装置の動作時点と燃料
電池による発電時点とを適切に振り分けながらエネルギ
ーの有効な利用を図ることができるようになった。〔構成〕さらに、上記のコジェネレーション設備におい
て、前記供給対象から廃棄物として廃棄される有機物
を、前記水素発生超好熱菌の栄養として、前記培養装置
に供給する有機物供給機構を備えることが好ましい。〔作用・効果〕この設備には、有機物供給機構が備えら
れ、供給対象から廃棄されるゴミ等が利用される。即
ち、コジェネレーション装置からの給電、給熱を受ける
対象としては、集合住宅、各種事業所等があるが、こう
いったものにあっては、その人間の生活に伴い、生活残
渣、各種廃棄物等が廃棄される。従って、これらを、培
養装置に供給することにより、これを有機栄養源として
利用して水素の供給を良好におこなうことができる。即
ち、前述の水素発生超好熱菌は、その有機栄養源とし
て、糖類（マルトース、デンプン等）や蛋白質を利用で
きる。このような糖類、蛋白質等は集合住宅から廃棄さ
れる生ゴミの一次処理物として得ることができる。さら
に、廃棄物を有効に利用できる例として、醗酵工場から
廃棄される酵母や細菌などの細胞滓や、精糖工場から廃
棄される廃糖蜜等の利用を例示することができる。従っ
て、水素発生超好熱菌が栄養として利用可能な有機物が
十分発生する供給対象において、本コジェネレーション
設備を備えることにより、設備外部からの有機物の供給
を受けることなく、設備の運転を継続することが可能と
なる。結果、熱電供給対象から発生する菌の培養に必要
な有機物を利用して、コジェネレーション設備内で自足
的な設備の運転が可能となる。〔構成〕さらに、上記のコジェネレーション設備におい
て、前記培養装置が、少なくとも一対、内部で前記水素
発生超好熱菌が培養される培養容器を備え、特定単一の
前記培養容器内における前記水素発生超好熱菌の増殖に
より前記培養容器から前記水素が発生されている状態に
おいて、他の培養容器に対する新たな前記水素発生超好
熱菌、栄養としての前記有機物の供給をおこなう培養再
生機構を備えることが好ましい。〔作用・効果〕この設備においては、少なくとも一対の
培養容器が備えられ、これらの培養容器に於ける菌の培
養が、バッチ的に交互に行われる。この目的のために、
培養再生がおこなわれる。結果、少なくとも、一対の培
養容器間において、連続的に、水素の発生状態を維持し
て、設備の良好な運転状態を維持できる。結果、少なく
とも一対の培養容器を備え、これらにおいて交互に菌の
培養を行うことにより、余剰熱の利用と水素生産が連続
的に行えるため、使い勝手がよくなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本願の実施形態を図面に基づいて
説明する。図１には、本願のコジェネレーション設備１
の構成が示されている。この設備は、電力と熱とを共に
消費する供給対象の一例としての集合住宅２に、電力と
温水を供給する並列の電力供給系統３、温水供給系統４
を備えている。発電用の動力発生のための、ガスタービ
ン５とこのガスタービン５に連結される発電機６を備え
ている。さらに、ガスタービン５からの廃熱により、前
述の温水供給系統４に熱を供給して、温水を得る構造が
採用されている。従って、集合住宅２においては、電力
供給系統３からの電力が消費されるとともに、温水供給
系統４からの温水が集合住宅２の暖房用、さらには給湯
用に使用される。ここで、ガスタービン５と発電機６を
合わせて、コジェネレーション装置と呼ぶ。

【００１２】さて、上記のガスタービン５から供給され
る電力と熱の消費状況についてみると、一般に、電力は
需要に見合って消費されるものの、それと比較して熱需
要は小さく、余剰熱が発生し廃棄される傾向にある。本
願の設備１においては、図１においてＡで示す水素供給
設備と燃料電池１２を備えることにより、この余剰熱が
有効に利用される。この構成について以下説明する。本
願のコジェネレーション設備１には、常温より高い温度
の嫌気性雰囲気内で有機物を栄養として培養され、水素
を発生する水素発生超好熱菌を培養する培養装置７を備
え、ガスタービン５から給熱されて、培養装置７を水素
発生超好熱菌の増殖に適した温度に維持する培養温度維
持機構８を備えている。この機構８は、前記温水供給系
統４から分岐した温水循環系９と培養容器１０の外周部
位に備えられる加温槽１１から構成されている。さら
に、水素発生超好熱菌の増殖により培養装置７から発生
する水素を、発電用原料ガスとする燃料電池１２を備え
ている。

【００１３】ここで、水素発生超好熱菌は、具体的に
は、ピロコッカスフリオサス（Ｐｙｒｏｃｏｃｃｕｓ
ｆｕｒｉｏｓｕｓ）またはサーモトガマリティマ
（Ｔｈｅｒｍｏｔｏｇａｍａｒｉｔｉｍａ）から選択
される１種以上の菌である。

【００１４】一方、前記培養装置７は、図１に示すよう
に、少なくとも一対、内部で水素発生超好熱菌が培養さ
れる培養容器１０を備え、特定単一の培養容器１０ａ内
における水素発生超好熱菌の増殖により培養容器１０ａ
から水素が発生されている状態において、他の培養容器
１０ｂに対する新たな水素発生超好熱菌、その栄養源と
しての有機物の供給をおこなうとともに、容器内の老廃
物を廃棄する培養再生機構１３を備えて構成されてい
る。

【００１５】さらに、培養装置７と燃料電池１２との間
に、培養装置７から発生する水素を貯蔵する水素貯蔵器
１４を備え、水素貯蔵器１４から燃料電池１２への発電
用原料ガスとしての水素の供給時点を設定自在な水素供
給時点設定機構１５を備えて構成されている。さらに、
培養装置７と水素貯蔵器１４との間には、装置７内の水
素分圧が所定の設定値よりも高くなった場合に、装置内
から貯蔵器側へ水素を取り出す培養装置内水素分圧維持
機構１４０が備えられている。

【００１６】以上の構成を採用することにより、ガスタ
ービン５から発生する余剰の熱は、培養装置７に於ける
水素発生超好熱菌の培養の用に供され、この菌が増殖す
ることによって水素が発生される。発生された水素は、
培養装置内水素分圧維持機構１４０の働きにより逐次的
に取り出されて水素貯蔵器１４に送られて吸蔵される。
さらに、必要に応じて燃料電池１２に送られて、燃料電
池１２の発電の用に供される原料ガスとして使用され
る。そして、前記燃料電池１２から発生する電力及び熱
は、同様に前述のガスタービン５が給電、給熱対象とす
る集合住宅２に供給される。この燃料電池１２にあって
は、前述の培養装置７を経る経路とは別に、都市ガス
（天然ガス等から成る）の水素源から、リホーマー１６
を経て水素が生産されて、水素供給が行える一般的な機
構も併せて採用されている。そして、前述の水素供給時
点設定機構１５は、前述のように、水素貯蔵器１４から
燃料電池１２への発電用原料ガスとしての水素の供給時
点を設定自在に構成されているとともに、リホーマー１
６を介して燃料電池１２に供給される水素の量をも制御
するように構成されている。燃料電池１２の運転にあっ
ては、原料ガスとしての水素の供給は、主が都市ガスを
リホームした水素であり、従が培養装置７から発生され
る水素とされる。燃料電池１２にあっては、運転出力を
一定にしたほうが効率がよいため、培養装置７から水素
貯蔵器１４を介する水素供給量に対応して、都市ガスの
リホーム量を調節し、全体としての供給量を一定量とす
るように、前述の水素供給時点設定機構１５は働く。結
果、都市ガスの使用量は低減化できコストの低減を図る
ことができる。

【００１７】さて、上述の集合住宅２にあっては、生ゴ
ミ等の高分子の有機物が排出される。これらは、一次処
理装置１７で粉砕処理や低分子化処理（熱、酸化分解
等）などの処理を受け、水素発生超好熱菌の栄養として
利用可能な形態の有機物とされ、有機物供給機構１８に
よって培養装置７に供給される。さらに、この有機物供
給系統とは別個に、外部の有機物を培養装置７に供給す
る外部側有機物供給機構１９が備えられており、これ
は、有機物供給機構１８からの供給量の変動を補完する
ように、外部有機物を培養装置７に供給している。

【００１８】設備の運転状況について説明すると、培養
装置７においては、加温槽１１内において８０〜１０３
℃程度の温水が循環され、培養容器１０が、この温度域
に保たれる。容器内においては、別途供給される有機物
を栄養源として、水素発生超好熱菌により上記の温度域
にある嫌気性条件下で、菌の増殖がすすむ。そして、生
産ガスとしては、水素を３３〜６６％程度含有したガス
が発生され、水素貯蔵器に送られて、精製、濃縮され
る。そして、水素供給時点設定機構１５により、所望の
時点で、燃料電池側に水素が供給されて、発電及び熱の
発生が行われる。

【００１９】〔別実施形態〕上記の実施形態において
は、コジェネレーション装置としては、ガスタービンと
発電機とを備える例を示したが、ガスタービンの代わり
に、ガスエンジン、燃料電池等を使用するものであって
もよい。さらに、コジェネレーション装置が給電、給熱
の対象とする施設は、上記のような集合住宅の他、工
場、病院、公共建築物等、任意のものを対象とできる。
この場合、設備がオンサイトにあることが、有効な利用
に大きく寄与できる。さらに、上記の実施形態に示す培
養装置においては、一対の培養容器を備えてバッチ的に
交互に菌の培養（水素の発生）が可能な装置系を示した
が、従来、廃棄されていた余剰の熱を水素の形で回収し
て発電を行って、エネルギーの有効利用を図るという趣
旨からすれば、単一の培養容器１０を備えるとともに、
これから発生される水素により、電気及び熱を発生する
系を備えて構成されていれば、本願の目的は達成され
る。このような例を図２に示した。この図に示す例にお
いては、コジェネレーション装置としては、燃料電池１
２が採用され、この電池に発電用の原料ガスとしての水
素を供給する単一の培養容器１０を備えた培養装置７が
備えられ、この装置７から水素貯蔵器１４を介して、水
素を供給する構成が採用されている。この例の場合にあ
っても、集合住宅からの廃棄物は、上記の実施形態（図
１に示す）と同様に菌に必要な有機物として利用され
る。この場合は、設備が簡略化でき、設備コストを低減
化できる。さらに、図２に示すように単一の培養装置７
を備えるとともに、この培養装置７に対して、温水循環
系９、有機物供給機構１８とを備え、一つの培養容器
で、栄養となる有機物を含む培地を連続的に供給し、古
い培地等の老廃物を連続的に容器外に排出するように構
成することもできる。この場合は、温水循環系９、有機
物供給装置１８の制御、さらに老廃物の一部を連続的に
容器外に排出する制御を連続的におこなう連続培養制御
機構２０を設けて、連続的な運転を確保することもでき
る。この様な例を図３に示した。この場合は、連続培養
が可能である。

【００２０】さて、上記の実施の形態にあっては、本願
の水素供給設備（図１においてＡで示す）をコジェネレ
ーション装置５、６を備えたコジェネレーション設備１
に適応する例を示したが、この水素供給設備Ａの特徴
は、従来廃棄されていた、比較的低品位の熱（温度が８
０℃程度から１５０℃程度の排熱）を有効に利用して、
水素の形で回収できることにある。さらに、この設備Ａ
の運転をおこなうにあたって、水素発生超好熱菌の培養
には、有機物が必要であるが、このような有機物とし
て、廃棄される有機物が有効に利用できることにも、そ
の特徴がある。ここで、排熱の供給源としては、上記の
ようなコジェネレーション設備１に備えられるコジェネ
レーション装置５、６、発電所、排熱を発生する工場、
ゴミ焼却設備、ゴミ発電設備等を挙げることができる。
一方、利用できる有機物としては、上記の例で示した集
合住宅からのものの他、食品工場であるジャガイモ・デ
ンプンの製造工場等からの製造粕、脱汁等の利用、豆腐
の製造工場からのしぼり汁の利用、トウモロコシのウエ
ット・ミリング工程からの有機廃棄物の利用、化学調味
量製造工場から出る有機廃棄物の利用、飲料工場、ビー
ル醸造工場や清涼飲料工場からの有機廃棄物の利用、外
食産業（飲食店、ホテル）からの有機廃棄物の利用等を
挙げることができる。さらに、上記の実施の形態にあっ
ては、水素発生設備Ａから生成される水素に関して、水
素を燃料電池１２に対する燃料ガスとして供給したが、
水素の用途としては、水素ガス自動車の燃料として利用
する、メタノール製造用の原料ガスとする、石油精製や
アンモニア合成の化学プロセスに利用する、水素細菌を
利用し、且つ、二酸化炭素回収を兼ねた有用物質生産を
行う等、様々な用途に役立たせることができる。

【００２１】上記のような別実施の形態の例として、本
願の水素発生設備Ａの別の使用形態の例を、以下、図
５、図６に基づいて説明する。これらの例にあって、水
素発生設備Ａの構成は基本的には、図１で示したコジェ
ネレーション設備における、それと同様である。従っ
て、同機能のものを同一の番号で示すものとし、それら
については、説明を省略する。

【００２２】以下、各図について説明する。図５は、水
素供給設備Ａに対する排熱源を、ゴミ焼却プラント５０
の排熱に求めた例である。そして、水素供給設備Ａから
の水素をメタノール製造装置５１に対する原料ガスとし
て供給する場合の例を示している。ゴミ焼却プラント５
０の焼却炉５２から発生する排熱（余剰熱）は、温水と
して取り出すことができるが、この熱は温水プール等に
利用できるものの、冬季以外は廃棄される傾向にある。
従って、この排熱を熱源として、図５に示すものでは、
水素供給設備Ａが運転される。さらに、培養に必要な廃
棄有機物としては、ゴミ焼却プラントに回収・搬送され
てくる、分別収集された生ゴミ等に含まれる米、小麦、
トウモロコシ、ジャガイモなどの澱粉や肉類及び果実な
どの残さ等が利用される。この場合もまた、一次処理装
置１７で粉砕及び低分子化処理して、培養装置に有機栄
養として供給される。一方、製造された水素は、メタノ
ール製造装置５１に供給されて、二酸化炭素をメタノー
ルに変換する用に供される。製造されたメタノールは貯
蔵装置５３に貯蔵される。従って、この系の場合は、排
熱（余剰熱）と有機廃棄物のエネルギーは、水素過程を
経て、メタノールに変換されて貯蔵される。この場合、
メタノール製造装置５１で処理される二酸化炭素として
焼却炉５２から発生するものを利用する場合は、発生す
る二酸化炭素の減少に役立つ。さらに、製造されたメタ
ノールは、ゴミ回収車等の駆動燃料として使用すること
ができる。

【００２３】図６は、水素供給設備Ａに対する有機栄養
源を、食品加工工場６０からの有機排水、廃棄物に求め
た例である。さらに、このような食品加工工場６０にあ
っては、工場６０の運転のため、一般に排熱（余剰熱）
が発生するが、この排熱を水素発生設備Ａの運転に使用
する。さらに、発生された水素は、燃料電池１２に供給
されて、発電の用に供される。一般に特定の食品加工工
場６０にあっては、対象とする食品が限定されているた
め、有機廃棄物の種類が限定され、設備を簡略化できる
利点がある。さらに、有機廃棄物からのエネルギー回収
と再利用の結果として、工場６０にて製造される製品の
環境への負荷が改善される（ＬＣＡ評価による好評価）
利点もある。尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の実施形態を示す図

【図２】本願の別実施形態を示す図

【図３】本願の別実施形態を示す図

【図４】従来技術を示す図

【図５】本願の更なる別実施形態を示す図

【図６】本願の更なる別実施形態を示す図

【符号の説明】

２供給対象５コジェネレーション装置６コジェネレーション装置７培養装置８培養温度維持機構１０培養容器１２燃料電池１３培養再生機構１４水素貯蔵器１５水素供給時点設定機構１７処理装置１８有機物供給機構１４０培養装置内水素分圧維持機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｃ 6/00 Ｆ０２Ｃ 6/00 ＥＦ０２Ｇ 5/00 ＤＦ０２Ｇ 5/00 Ｈ０１Ｍ 8/00 ＺＨ０１Ｍ 8/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢＣ //(Ｃ１２Ｐ 3/00 Ｃ１２Ｒ 1:01） (72)発明者三浦一伸京都府京都市下京区中堂寺南町17 株式会社関西新技術研究所内 (72)発明者市村直也京都府京都市下京区中堂寺南町17 株式会社関西新技術研究所内 (72)発明者田中信治京都府京都市下京区中堂寺南町17 株式会社関西新技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】常温より高い温度の嫌気性雰囲気内で有
機物を栄養として培養され、水素を発生する水素発生超
好熱菌を培養する培養装置（７）と、排熱源から排出さ
れる８０℃以上の排熱保有媒体から給熱されて前記培養
装置（７）を前記水素発生超好熱菌の増殖に適した温度
に維持する培養温度維持機構（８）と、前記水素発生超
好熱菌の増殖に必要な前記有機物を前記培養装置（７）
内に供給する有機物供給機構（１８）とを備え、前記水素発生超好熱菌の増殖により前記培養装置（７）
内で発生する水素を、前記培養装置（７）から取り出し
て貯蔵する水素貯蔵器（１４）を備え、前記水素貯蔵器
（１４）から水素を取り出し可能に構成した水素供給設
備。
【請求項２】前記培養装置（７）内に於ける水素ガス
の分圧が、予め設定された値以上に達した場合に、前記
培養装置（７）内の前記水素を前記水素貯蔵器（１４）
に取り出す培養装置内水素分圧維持機構（１４０）を備
えた請求項１記載の水素供給設備。
【請求項３】前記排熱源が、コジェネレーション装
置、発電所、排熱を発生する工場、ゴミ焼却設備、ゴミ
発電設備のいずれかである請求項１または２記載の水素
供給設備。
【請求項４】前記有機物が廃棄有機物であり、前記有
機物供給機構（１８）に、前記廃棄有機物を粉砕すると
ともに、熱分解もしくは酸化分解して低分子化処理する
処理装置（１７）が備えられている請求項１〜３のいず
れか１項に記載の水素供給設備。
【請求項５】前記水素発生超好熱菌がピロコッカス
フリオサスまたはサーモトガマリティマであり、前記
増殖に適した温度が８０〜１０３℃である請求項１〜４
のいずれか１項に記載の水素供給設備。
【請求項６】電力と熱とを共に消費する供給対象
（２）に、燃料の燃焼により発電した電力を供給すると
ともに前記発電に伴って発生する熱を供給するコジェネ
レーション装置（５）（６）を備え、常温より高い温度の嫌気性雰囲気内で有機物を栄養とし
て培養され、水素を発生する水素発生超好熱菌を培養す
る培養装置（７）を備え、前記コジェネレーション装置（５）（６）から給熱され
て、前記培養装置（７）を前記水素発生超好熱菌の増殖
に適した温度に維持する培養温度維持機構（８）と、前
記水素発生超好熱菌の増殖に必要な前記有機物を前記培
養装置（７）内に供給する有機物供給機構（１８）とを
備え、前記水素発生超好熱菌の増殖により前記培養装置（７）
から発生する前記水素を、発電用原料ガスとする燃料電
池（１２）を備えたコジェネレーション設備。
【請求項７】前記水素発生超好熱菌がピロコッカス
フリオサスまたはサーモトガマリティマである請求項
６記載のコジェネレーション設備。
【請求項８】前記培養装置（７）から発生する水素を
貯蔵する水素貯蔵器（１４）を前記培養装置（７）と前
記燃料電池（１２）との間に備え、前記水素貯蔵器（１４）から前記燃料電池（１２）への
前記発電用原料ガスとしての水素の供給時点を設定自在
な水素供給時点設定機構（１５）を備えた請求項６また
は７記載のコジェネレーション設備。
【請求項９】前記有機物供給機構（１８）が、前記供
給対象から廃棄物として廃棄される有機物を、前記水素
発生超好熱菌の栄養として前記培養装置（７）に供給す
る請求項６、７または８記載のコジェネレーション設
備。
【請求項１０】前記培養装置（７）が、少なくとも一
対、内部で前記水素発生超好熱菌が培養される培養容器
（１０）を備え、特定単一の前記培養容器内における前
記水素発生超好熱菌の増殖により前記培養容器から前記
水素が発生されている状態において、他の培養容器に対
する新たな前記水素発生超好熱菌、栄養としての前記有
機物の供給をおこなう培養再生機構（１３）を備えた請
求項６、７、８または９記載のコジェネレーション設
備。