(57)【要約】【課題】系全体の運転が停止した場合に残留する高濃度ＣＯを含む残留ガスを、次の運転再開時の運転効率を高めるように有効利用しつ、かつ省エネ性を維持する。【解決手段】水素製造装置１０の運転終了時に、ＰＳＡ装置２０から放出されるオフガスを燃焼させて排出せず、オフガスバッファタンク５０に蓄積しておき、次の運転開始直後から、オフガスバッファタンク５０に蓄積されたオフガスを、改質器１２の燃焼室で燃焼させる燃料とすることができ、例えば、都市ガス等の燃料の消費を軽減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質器から放出された改質ガスを、オフガスと水素とに分離して水素を精製する水素精製器と、
前記オフガスを一時的に蓄積するオフガスバッファタンクを備え、前記オフガスバッファタンクに蓄積されたオフガスを、前記改質器へ戻し、燃焼用の燃料として利用する循環系統配管と、
系全体の運転が停止又は終了したときに前記水素精製器から排出される水素を含む残留ガスを蓄積し、前記系全体の運転起動時に前記循環系統配管によって前記改質器へ送り込み、前記燃焼用の燃料とする供給制御部と、
を有する水素製造装置。
【請求項２】
前記残留ガスを、前記オフガスバッファタンクに蓄積することを特徴とする請求項１記載の水素製造装置。
【請求項３】
改質器から放出された改質ガスを、水素精製器によってオフガスと水素とに分離して水素を精製する水素精製工程において、
水素精製のための系全体の運転が終了したときに前記水素精製器から排出される水素を含む残留ガスを蓄積し、
前記系全体の運転起動時に循環系統配管によって、前記残留ガスを前記改質器へ送り込み、燃焼用の燃料とする、
水素製造方法。
【請求項４】
前記残留ガスを、前記オフガスを一時的に蓄積するオフガスバッファタンクに蓄積することを特徴とする請求項３記載の水素製造方法。
【請求項５】
コンピュータを、
請求項１又は請求項２の水素製造装置の供給制御部として機能させる、
再利用制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素製造装置に関し、特に、炭化水素原料を改質して水素を製造する水素製造装置、水素製造方法、及び残留ガスを再利用する再利用制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水素を得るための水素製造装置としては、原料炭化水素を水蒸気改質装置で改質ガスに改質した後、ＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）装置へ供給する構成がある。この水素製造装置では、ＰＳＡ装置から送出されたオフガスを改質器のバーナに供給して燃焼させている。ＰＳＡ装置で精製された水素は、製品として基準を満たした純度の水素であり、言い換えれば、当該基準を満たす能力を持つことが必要である。
【０００３】
ところで、水素製造装置の稼働を停止時は、ＰＳＡ装置に残留する高濃度ＣＯを含む残留ガスを燃焼させた後、系外へ排出している。
【０００４】
ここで、残留ガスを燃焼させて系外へ排出するのは、エネルギーの損失となり、系全体としても、水素精製効率の低下につながる場合がある。
【０００５】
特許文献１には、残留ガスを利用する形態が示されており、炭化水素ガスの改質操作を停止するに伴って、水素精製装置からのガスを、昇圧装置を経由して再び水素精製装置に戻す循環操作を、炭化水素ガスの改質操作を再開するまで続けることが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、水素の製造停止時において、加熱手段による改質器の加熱を維持すると共に、ガス流通路を閉循環回路に切り替えて、水素リッチガスを閉循環回路に通流させ温間保圧運転を実行することが記載されている。温間保圧運転とは、水素分離部の吸着塔の吸着材から水素以外のオフガスが脱離して拡散することを防止する運転であり、結果として、水素の製造開始から製品水素を供給できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２９９９９５号公報
【特許文献２】特開２０１５−３０６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１、特許文献２のように、水素製造装置からの炭化水素ガス又は水素リッチガスを、次の再起動の準備（待機）のために使用した場合、起動遅延時間の短縮は図ることはできるが、循環経路を構成するバルブの設置、並びに、バルブの切り替え制御や電力負荷があり、省エネ性に乏しい。
【０００９】
本発明は、系全体の運転が停止した場合に残留する高濃度ＣＯを含む残留ガスを、次の運転再開時の運転効率を高めるように有効利用しつ、かつ省エネ性を維持することができる水素製造装置、水素製造方法、及び再利用制御プログラムを得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る水素製造装置は、改質器から放出された改質ガスを、オフガスと水素とに分離して水素を精製する水素精製器と、前記オフガスを一時的に蓄積するオフガスバッファタンクを備え、前記オフガスバッファタンクに蓄積されたオフガスを、前記改質器へ戻し、燃焼用の燃料として利用する循環系統配管と、系全体の運転が停止又は終了したときに前記水素精製器から排出される水素を含む残留ガスを蓄積し、前記系全体の運転起動時に前記循環系統配管によって前記改質器へ送り込み、前記燃焼用の燃料とする供給制御部と、を有している。
【００１１】
本発明によれば、残留ガスを捨てずに貯留し、次の運転再開の燃焼用ガスとして利用することができ、省エネ性を維持することができる。
【００１２】
本発明の水素製造装置において、前記残留ガスを、前記オフガスバッファタンクに蓄積することを特徴としている。
【００１３】
残留ガス蓄積用に別途バッファタンクを用いるよりも、部品点数を削減することができる。また、オフガスとの切り替え制御も不要となるが、例えば、改質器側で、空燃比等の調整を行うことが好ましい。
【００１４】
本発明に係る水素製造方法は、改質器から放出された改質ガスを、水素精製器によってオフガスと水素とに分離して水素を精製する水素精製工程において、水素精製のための系全体の運転が終了したときに前記水素精製器から排出される水素を含む残留ガスを蓄積し、前記系全体の運転起動時に循環系統配管によって、前記残留ガスを前記改質器へ送り込み、燃焼用の燃料とすることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の水素製造方法において、前記残留ガスを、前記オフガスを一時的に蓄積するオフガスバッファタンクに蓄積することを特徴としている。
【００１６】
本発明に係る再利用制御プログラムは、コンピュータを、請求項１又は請求項２の水素製造装置の供給制御部として機能させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明した如く本発明では、系全体の運転が停止した場合に残留する高濃度ＣＯを含む残留ガスを、次の運転再開時の運転効率を高めるように有効利用しつ、かつ省エネ性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態に係る水素製造装置の構成を示す概略図である。
【図２】本実施の形態に係る残留ガス供給制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】水素製造装置の運転終了前後のオフガス流路管内の圧力特性図である。
【図４】変形例に係る残留ガス供給制御ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に示される如く、水素製造装置１０は、改質器１２と、昇圧前水分離部（ドレンタンク）１４と、圧縮機１６と、昇圧後水分離部（ドレンタンク）１８と、ＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）装置２０とを備える。
【００２０】
ＰＳＡ装置２０は、本発明の水素精製器の一例である。水素製造装置１０は、炭化水素原料から水素を製造するものであり、第１の実施形態では、炭化水素原料の一例としてメタンを主成分とする都市ガスが用いられる場合について説明する。
【００２１】
第１の実施の形態に係る改質器１２は、同心円上に異なる径寸法で多重に配置された複数の筒状壁で仕切られた複数の空間を有しており（多重円筒形状）、第１の実施の形態では、４層の空間が形成され、内側の２層が下端部で連通し、外側の２層が上端で連通している。
【００２２】
空間は、内側から順に、燃焼室、燃焼排ガス流路、予熱流路、及び改質ガス流路とされている。なお、第１の実施の形態の多重円筒形状の改質器１２の構造は一例であり、当該構造が限定されるものではない。
【００２３】
燃焼室にはバーナが配置され、都市ガス又はオフガスが燃料として供給され、燃焼室で空気と混合されて燃焼し、燃焼排ガスが燃焼排ガス流路へ案内され、予熱流路に流入される原料としての都市ガスと、改質用の水とが予熱され、混合ガスが生成される。
【００２４】
予熱流路には、改質触媒層が設けられ、混合ガスは、燃焼排ガス流路を流れる燃焼排ガスからの熱を受け、水蒸気改質反応することによって、水素を成分とする改質ガスＧ１が生成される。
【００２５】
改質ガスは、最外層の空間である改質ガス流路を通過するときに、ＣＯ変成触媒層（及び必要に応じてＣＯ選択酸化触媒層）を通過することで、改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気とが反応して、水素と二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が低減された改質ガスＧ２として排出される。なお、上記では、改質触媒層とＣＯ変成触媒槽とが一体となる構造を想定しているが、改質触媒層とＣＯ変成触媒槽とが一体ではない構造もとり得る。
【００２６】
改質器１２は、流路管２２を介して、昇圧前水分離部（ドレンタンク）１４と接続されている。改質器１２から流出する改質ガスＧ２は、熱交換部２４（図１では、Heat Exchangerの略語として、「ＨＥx」と称す。）において、液体室（チラー）２６の冷却管内の冷却水との熱交換によって冷却され、昇圧前水分離部１４へ流入する。
【００２７】
昇圧前水分離部１４は、上部が気体室とされ、下部が液体室とされている。昇圧前水分離部１４の気体室に流入した改質ガスＧ２は、水が凝縮されて分離され、貯留される。
【００２８】
貯留された水は、水回収管１５へ送出され、図示しないポンプの駆動によって、改質用の水として、改質器１２へ戻される。
【００２９】
昇圧前水分離部１４は、流路管２８を介して、圧縮機１６と接続されている。昇圧前水分離部１４において、改質ガスＧ２から水が分離した改質ガスＧ３は、圧縮機１６へ流入する。なお、流路管２８には、バッファタンク３０が介在されており、改質ガスＧ３は、このバッファタンク３０で圧力（例えば、大気圧）が安定された状態で圧縮機１６へ流入される。
【００３０】
圧縮機１６は、昇圧前水分離部１４から供給された改質ガスＧ３を図示しないポンプで圧縮する。なお、圧縮機１６は、例えば、公共の水（市水３２）によって冷却されるようになっている。
【００３１】
圧縮機１６は、流路管３４を介して、昇圧後水分離部（ドレンタンク）１８と接続されている。圧縮機１６で圧縮された改質ガスＧ４は、熱交換部３６において、液体室（チラー）３８の冷却管内の冷却水との熱交換によって冷却され、昇圧後水分離部１８へ流入する。
【００３２】
昇圧後水分離部１８は、上部が気体室とされ、下部が液体室とされている。昇圧後水分離部１８の気体室に流入する改質ガスＧ４は、水が凝縮されて分離され、貯留される。
【００３３】
貯留された水は、水回収管１９へ送出され、図示しないポンプの駆動によって、改質用の水として、改質器１２へ戻される。
【００３４】
昇圧後水分離部１８は、流路管４０を介して、バッファタンク４２と接続されており、昇圧後水分離部１８で改質ガスＧ４から水が分離した改質ガスＧ５は、バッファタンク４２へ流入する。
【００３５】
バッファタンク４２は、昇圧後水分離部１８から供給される改質ガスＧ５を蓄積する。バッファタンク４２は、流路管４４を介して、ＰＳＡ装置２０と接続されており、バッファタンク４２で一旦蓄積されて一定の圧力とされた改質ガスＧ５は、ＰＳＡ装置２０へ流入する。
【００３６】
（水素精製器）
【００３７】
ＰＳＡ装置２０では、改質ガスＧ５を、不純物（可燃ガスを含むオフガス）と水素とに分離する（水素精製）。精製された水素は、水素供給配管４６へ送出され、不図示のタンクへ貯留されたり、水素供給ラインへ送られたりする。
【００３８】
なお、参考として、水素供給配管４６に送られた後の製品水素の搬送形態としては、以下の形態を挙げることができる。
【００３９】
（１）高圧ガス
【００４０】
例えば、水素の利用先が燃料電池自動車の場合には、最終的に、７０Ｍｐａ以上に昇圧する必要があるため、許容される高圧ガスでの輸送は有効である。
【００４１】
（２）液体水素
【００４２】
水素は、−２３５℃で液化し、体積が１／８００となるため、輸送に適している。
【００４３】
（３）有機ハイドライド
【００４４】
水素をトルエン等の有機物に化合させて有機ハイドライドの形で輸送（又は貯蔵）することで、体積を通常のガスに比べて１／６００程度とすることができる。
【００４５】
（４）パイプライン
【００４６】
都市ガスと同様にパイプラインで郵送することができる。
【００４７】
図１に示される如く、ＰＳＡ装置２０で分離された水素以外のオフガスは、オフガス流路管４８を流れて燃料として改質器１２の燃焼室に設けられたバーナへ供給される。
【００４８】
すなわち、オフガス流路管４８には、オフガスバッファタンク５０が設けられている。オフガスバッファタンク５０には、ＰＳＡ装置２０からオフガス流路管４８を介してオフガスが流入され、蓄積される。オフガスバッファタンク５０の上流側及び下流側には開閉弁（ＩＮ）５０Ａ、開閉弁（ＯＵＴ）５０Ｂが取り付けられ、オフガスバッファタンク５０へのオフガスの流入及び流出が制御される。
【００４９】
また、オフガスバッファタンク５０の下流側には、流量調整部５２が設けられている。この流量調整部５２は、オフガスバッファタンク５０に蓄積されたオフガスを改質器１２へ供給する流量を調整する。
【００５０】
オフガスバッファタンク５０の容量は、ＰＳＡ装置２０から送出されるオフガス量とバーナへ供給するオフガス量のバランスや、オフガスバッファタンク５０内の圧力等を考慮して、設定されている
【００５１】
一方、改質器１２の燃焼室で燃焼した後の燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路からガス排出管５４に案内され、熱交換部５６において、液体室（チラー）５８の冷却管内の冷却水との熱交換によって冷却され、燃焼排ガス水分離部（ドレンタンク）６０へ流入し、水が貯留され、排ガスが排気管６２から外部へ排出される。
【００５２】
貯留された水は、水回収管６４へ送出され、図示しないポンプの駆動によって、改質用の水として、改質器１２へ戻される。
【００５３】
なお、各所に設置した熱交換部２４、３６、及び５６で適用されるチラー２６、３８、及び５８は単一構成として、冷媒を共有するようにしてもよい。
【００５４】
本実施の形態の水素製造装置１０では、ＰＳＡ装置２０で分離された水素以外のオフガスに可燃性ガスが含まれており、改質器１２の燃焼室で燃焼させる燃料として利用できることから、当該オフガスを流量調整部５２で流量を調整しつつ、適宜改質器１２に送るようにしている。
【００５５】
しかしながら、水素製造装置１０の運転が終了した場合、当該オフガスの改質器１２の供給は中止されるが、ＰＳＡ装置２０から、各流路管に残留する可燃性ガスは、例えば、燃焼させた状態で排出していた。この可燃性ガスは、水素を確実に分離していないため、必要に応じて、オフガスとは区別し、以下では、残留ガスという場合がある。すなわち、残留ガスは、オフガスと同等に用いることができるが、水素の量が異なる。
【００５６】
これに対して本実施の形態では、オフガス流路管４８内のオフガスの圧力に基づいて、開閉弁（ＩＮ）５０Ａ及び開閉弁（ＯＵＴ）５０Ｂの開閉動作を制御し、オフガスバッファタンク５０内の圧力を維持しつつ、残留ガスをオフガスバッファタンク５０へ送り込むと共に、次の水素製造装置１０の運転開始時にオフガスバッファタンク５０内の残留ガスを改質器１２の燃焼室での燃焼の燃料として利用するオフガス供給制御を構築した。なお、オフガスバッファタンク５０には、運転終了直前に回収したオフガスが含まれている場合がある。
【００５７】
図１に示される如く、オフガス流路管４８におけるＰＳＡ装置２０とオフガスバッファタンク５０との間には、圧力検出部８０が取り付けられている。
【００５８】
圧力検出部８０、開閉弁（ＩＮ）５０Ａ及び開閉弁（ＯＵＴ）５０Ｂは、それぞれオフガス供給コントローラ８２に接続されている。
【００５９】
オフガス供給コントローラ８２は、水素製造装置１０の全体を制御するコントローラ（ＭＣＵ「マシンコントロールユニット」）の一部として機能する。オフガス供給コントローラ８２は、ＭＣＵの不揮発性メモリに予め記憶されたオフガス供給プログラムで構築されてもよいし、ＩＣチップにオフガス供給制御を実行するプログラムを組み込んだＡＳＩＣ等であってもよい。さらには、論理回路に基づいて組み付けたリレーやダイオード等の電子部品を所定の配線パターンに配置したハード構成の制御基板であってもよい。
【００６０】
開閉弁（ＩＮ）５０Ａ及び開閉弁（ＯＵＴ）５０Ｂは、ソレノイドへの励磁によってオフガス流路管４８の流路を、開閉可能となっている（電磁弁構造）。開閉弁（ＩＮ）５０Ａ及び開閉弁（ＯＵＴ）５０Ｂは、弁体とソレノイドが一体となった構造、或いは、オフガス供給コントローラ８２内にソレノイドを配し、リンク機構等で弁体を切り替える構造等、電気信号に基づいて弁体が切り替え可能であればその構造は限定されるものではない。
【００６１】
また、電磁弁に限定されず、モータ等の他の駆動系を用いた開閉弁（ＩＮ）５０Ａ及び開閉弁（ＯＵＴ）５０Ｂであってもよい。
【００６２】
オフガス供給コントローラ８２には、運転状態認識部８４が接続されている。運転状態認識部８４には、水素製造装置１０の現在の運転状態（運転開始、運転停止、及び運転終了等）に関する情報が入力され、水素製造装置の現在の運転状態を認識する。
【００６３】
運転状態認識部８４では、運転状態の変更（例えば、運転中から運転終了への変更、運転終了から運転開始への変更等）があった場合に、当該運転状態変更情報をオフガス供給コントローラ８２へ送出する。
【００６４】
オフガス供給コントローラ８２では、前記運転状態変更情報と、圧力検出部８０から検出信号と、に基づいて、開閉弁（ＩＮ）５０Ａ及び開閉弁（ＯＵＴ）５０Ｂの開閉を制御する。より具体的には、運転中から運転終了への変更時は、ＰＳＡ装置２０から排出される一定の圧力以上の残留ガスをオフガスバッファタンク５０へ蓄積し、運転終了から運転開始への変更時は、オフガスバッファタンク５０に蓄積された残留ガスを改質器１２へ供給する。
【００６５】
以下に、本実施の形態に係る作用を説明する。
【００６６】
まず、水素製造装置１０による水素製造工程の概略の流れを説明する。
【００６７】
都市ガスは、改質器１２へ供給される。改質器１２へ供給された都市ガスは、改質器１２の予熱流路で改質用の水と混合されつつ加熱され、改質触媒層へ供給される。改質触媒層では、燃焼排ガス流路を流れる燃焼排ガスからの熱を受けて混合ガスの水蒸気改質反応によって、水素を主成分とする改質ガスＧ１が生成される。当該改質ガスは、改質ガス流路を通ってＣＯ変成触媒層へ供給される。ＣＯ変成触媒層では、改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気が反応して、水素と二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が低減される。
【００６８】
さらに、ＣＯ変成触媒層を通過した改質ガスは、酸化剤ガス供給管から供給される酸化ガス（空気）と共にＣＯ選択酸化触媒層へ供給され、ＣＯ変成触媒層（及び必要に応じてＣＯ選択酸化触媒層）を通過することで、改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気とが反応して、水素と二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が低減された改質ガスＧ２として排出される。改質ガスＧ２は、流路管４４へ送出される。
【００６９】
改質ガスＧ２は、流路管２２を経て、昇圧前水分離部１４へ供給される。昇圧前水分離部１４では、熱交換部２４での熱交換による冷却により凝縮された水が貯留され、水回収管１５へ送出される。水が分離された改質ガスＧ３は、バッファタンク３０を介して流路管２８を流れ、圧縮機１６へ供給されて、圧縮機１６によって圧縮される。
【００７０】
圧縮された改質ガスＧ４は、流路管３４を流れて昇圧後水分離部１８へ供給される。昇圧後水分離部１８では、熱交換部３６での熱交換による冷却により凝縮された水が貯留され、水回収管１９へ送出される。水が分離された改質ガスＧ５は、バッファタンク４２を介して流路管４０を流れてＰＳＡ装置２０へ供給される。
【００７１】
ＰＳＡ装置２０では、改質ガスＧ５が不純物であるオフガスと水素とに分離され、水素は水素供給配管４６へ送出される。送出された水素は、不図示のタンクへ貯留されたり、水素供給ラインへ送られたりする。
【００７２】
水素以外の不純物を含むオフガスは、オフガス流路管４８を経てオフガスバッファタンク５０へ流入される。オフガスバッファタンク５０に貯留されたオフガスは、流量調整部５２で流量調整されて、改質器１２のバーナへ供給される。
【００７３】
改質器１２の燃焼室では、オフガスが燃焼され、燃焼排ガスがガス排出管５４を介して燃焼排ガス水分離部６０へ供給される。燃焼排ガスに含まれる水は、熱交換部５６での熱交換により冷却されて凝縮され、燃焼排ガス水分離部６０に貯留され、水回収管６４へ送出される。水が分離された燃焼排ガスは、排気管６２を流れて外部へ排出される。
【００７４】
次に、オフガス供給コントローラ８２におけるオフガス供給制御を、図２のフローチャートに従い説明する。
【００７５】
ステップ１００では、運転状態に変更があったか否かを判断し、肯定判定されるまで繰り返す。なお、図２では、運転状態に変更がない場合、ステップ１００を繰り返すことになるが、運転状態に変更がない場合は、一旦、このルーチンを終了させて、新たに起動するアルゴリズムであってもよい。
【００７６】
ステップ１００で肯定判定されると、ステップ１０２へ移行して、変更後の運転状態を認識する。すなわち、ステップ１０２において変更後の運転状態が運転終了の場合は、運転中から運転終了への変更であると判断し、ステップ１０４へ移行して、開閉弁（ＯＵＴ）５０Ｂを閉止し、オフガスバッファタンク５０内から改質器１２へのオフガスの送出を停止して、ステップ１０６へ移行する。
【００７７】
ステップ１０６では、圧力検出部８０によりオフガス流路管４８内の圧力を検出し、次いでステップ１０８へ移行して、検出した圧力が所定圧力まで低下したか否かを判断する。
【００７８】
このステップ１０８で否定判定された場合は、ステップ１０６へ戻る。また、このステップ１０８で肯定判定されると、これ以上はオフガス流路管４８内を残留ガスが逆流（ＰＳＡ装置２０へ戻る）の可能性があるため（オフガスバッファタンク５０内の圧力が維持できないため）、ステップ１１０へ移行して、開閉弁（ＩＮ）５０Ａを閉止して、ステップ１００へ戻る。
【００７９】
一方、ステップ１０２での判定の結果が、運転開始の場合は、運転終了から運転開始への変更であると判断し、ステップ１１２へ移行する。ステップ１１２では、開閉弁（ＯＵＴ）５０Ｂを開放し、オフガスバッファタンク５０内から改質器１２への残留ガスの送出を開始して、ステップ１１４へ移行する。
【００８０】
ステップ１１４では、改質器１２の燃焼を含み、水素製造装置１０全体の系で水素製造を開始し、次いで、ステップ１１６へ移行して、開閉弁（ＩＮ）５０Ａを開放し、ステップ１００へ戻る。
【００８１】
（変形例）
【００８２】
なお、本実施の形態では、運転終了の際、オフガス流路管４８の圧力を圧力検出部８０で検出しながら、開閉弁（ＩＮ）５０Ａの開閉のタイミングを制御しているが、図３に示される如く、運転終了前後のオフガス流路管４８の圧力の変化特性は、水素製造装置１０の仕様及び運転状態（水素製造量）により、ほぼ一意的に決まる。すなわち、運転状態が運転中から運転終了へ変更した時点（図３の矢印Ａ参照）で、オフガス流路管４８の圧力は徐々に減少していき、所定時間が経過すると、オフガスバッファタンク５０内の圧力を維持し得る最小圧力に達する（図３の矢印Ｂ参照）ことが予測できる。
【００８３】
そこで、変形例では、オフガス流路管４８内の圧力を検出せず、運転終了時点から所定時間を計時し、開閉弁（ＩＮ）５０Ａを閉止するようにした。
【００８４】
図４は、変形例に係るオフガス供給コントローラ８２におけるオフガス供給制御ルーチンを示すフローチャートに従い説明する。なお、図２で示した本実施の形態のオフガス供給制御ルーチンと同一処理のステップは、同一の符号の末尾に「Ａ」を付して説明する。
【００８５】
ステップ１００Ａでは、運転状態に変更があったか否かを判断し、肯定判定されるまで繰り返す。
【００８６】
ステップ１００Ａで肯定判定されると、ステップ１０２Ａへ移行して、変更後の運転状態を認識する。すなわち、ステップ１０２Ａにおいて変更後の運転状態が運転終了の場合は、運転中から運転終了への変更であると判断し、ステップ１０４Ａへ移行して、開閉弁（ＯＵＴ）５０Ｂを閉止し、オフガスバッファタンク５０内から改質器１２へのオフガスの送出を停止して、ステップ１２０へ移行する。
【００８７】
ステップ１２０では、所定時間が経過したか否かを判断し、肯定判定されると、これ以上はオフガス流路管４８内を残留ガスが逆流（ＰＳＡ装置２０へ戻る）の可能性があるため（オフガスバッファタンク５０内の圧力が維持できないため）、ステップ１１０Ａへ移行して、開閉弁（ＩＮ）５０Ａを閉止して、ステップ１００Ａへ戻る。
【００８８】
一方、ステップ１０２Ａでの判定の結果が、運転開始の場合は、運転終了から運転開始への変更であると判断し、ステップ１１２Ａへ移行する。ステップ１１２Ａでは、開閉弁（ＯＵＴ）５０Ｂを開放し、オフガスバッファタンク５０内から改質器１２への残留ガスの送出を開始して、ステップ１１４Ａへ移行する。
【００８９】
ステップ１１４では、改質器１２の燃焼を含み、水素製造装置１０全体の系で水素製造を開始し、次いで、ステップ１１６Ａへ移行して、開閉弁（ＩＮ）５０Ａを開放し、ステップ１００へ戻る。
【００９０】
以上説明したように本実施の形態（及び変形例）では、水素製造装置１０の運転終了時に、ＰＳＡ装置２０から放出される残留ガスを燃焼させて排出せず、オフガスバッファタンク５０に蓄積しておき、次の運転開始直後から、オフガスバッファタンク５０に蓄積された残留ガスを、改質器１２の燃焼室で燃焼させる燃料とすることができ、例えば、都市ガス等の燃料の消費を軽減することができる。
【００９１】
また、オフガスバッファタンク５０の前後に、開閉弁（ＩＮ）５０Ａ及び開閉弁（ＯＵＴ）５０Ｂを設けることで、オフガスバッファタンク５０内の圧力を維持し、例えば、ＰＳＡ装置２０への残留ガスの逆流等を防止することができる。
【００９２】
なお、本実施の形態（及び変形例）では、運転終了時に残留ガスを蓄積する場所を、水素製造装置１０の運転中にＰＳＡ装置２０からの残留ガスを一時的に蓄積して改質器１２へ送るオフガスバッファタンク５０内としたが、この運転中のオフガスを蓄積するオフガスバッファタンク５０とは別に、ＰＳＡ装置２０内、改質器１２内、又はオフガス流路管４８に運転終了時の残留ガスを蓄積するバッファタンクを設けてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
Ｇ１〜Ｇ５    改質ガス
１０    水素製造装置
１２    改質器
１４    昇圧前水分離部
１５    水回収管
１６    圧縮機
１８    昇圧後水分離部
１９    水回収管
２０    ＰＳＡ装置（水素精製器）
２２    流路管
２４    熱交換部
２６    液体室
２８    流路管
３０    バッファタンク
３２    市水
３４    流路管
３６    熱交換部
３８    液体室
４０    流路管
４２    バッファタンク
４４    流路管
４６    水素供給配管
４８    オフガス流路管（循環系統配管）
５０    オフガスバッファタンク
５０Ａ    開閉弁（ＩＮ）
５０Ｂ    開閉弁（ＯＵＴ）
５２    流量調整部
５４    ガス排出管
５６    熱交換部
５８    液体室
６０    燃焼排ガス水分離部
６２    排気管
６４    水回収管
８０    圧力検出器
８２    オフガス供給コントローラ（オフガス供給制御部）
８４    運転状態認識部
【図１】
2020090411.tif 000003
【図２】
2020090411.tif 000004
【図３】
2020090411.tif 000005
【図４】
2020090411.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月25日(2019.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質器から放出された改質ガスを、オフガスと水素とに分離して水素を精製する水素精製器と、
前記オフガスを一時的に蓄積するオフガスバッファタンクを備え、前記オフガスバッファタンクに蓄積されたオフガスを、前記改質器へ戻し、燃焼用の燃料として利用する循環系統配管と、
系全体の運転が停止又は終了したときに前記水素精製器から排出される水素を含む残留ガスを蓄積し、前記系全体の運転起動時に前記循環系統配管によって前記改質器へ送り込み、前記燃焼用の燃料とする供給制御部と、
を有する水素製造装置。
【請求項２】
前記残留ガスを、前記オフガスバッファタンクに蓄積することを特徴とする請求項１記載の水素製造装置。
【請求項３】
改質器から放出された改質ガスを、水素精製器によってオフガスと水素とに分離して水素を精製する場合に、前記オフガスを一時的に蓄積するオフガスバッファタンクを備え、前記オフガスバッファタンクに蓄積されたオフガスを、前記改質器へ戻し、燃焼用の燃料として利用する循環系統配管が設けられた水素精製装置に用いられる水素製造方法であって、
水素精製のための系全体の運転が停止又は終了したときに前記水素精製器から排出される水素を含む残留ガスを蓄積し、
前記系全体の運転起動時に循環系統配管によって、前記残留ガスを前記改質器へ送り込み、燃焼用の燃料とする、
水素製造方法。
【請求項４】
前記残留ガスを、前記オフガスを一時的に蓄積するオフガスバッファタンクに蓄積することを特徴とする請求項３記載の水素製造方法。
【請求項５】
コンピュータを、
請求項１又は請求項２の水素製造装置の供給制御部として機能させる、
再利用制御プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明に係る水素製造方法は、改質器から放出された改質ガスを、水素精製器によってオフガスと水素とに分離して水素を精製する場合に、前記オフガスを一時的に蓄積するオフガスバッファタンクを備え、前記オフガスバッファタンクに蓄積されたオフガスを、前記改質器へ戻し、燃焼用の燃料として利用する循環系統配管が設けられた水素精製装置に用いられる水素製造方法であって、水素精製のための系全体の運転が停止又は終了したときに前記水素精製器から排出される水素を含む残留ガスを蓄積し、前記系全体の運転起動時に循環系統配管によって、前記残留ガスを前記改質器へ送り込み、燃焼用の燃料とすることを特徴としている。
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月5日(2019.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質器から放出された改質ガスを、オフガスと水素とに分離して水素を精製する水素精製器と、
前記オフガスを一時的に蓄積するオフガスバッファタンクを備え、前記オフガスバッファタンクに蓄積されたオフガスを、前記改質器へ戻し、燃焼用の燃料として利用する循環系統配管と、
系全体の運転が停止又は終了したときに前記水素精製器から排出される水素を含む残留ガスを蓄積し、前記系全体の運転起動時に前記循環系統配管によって前記改質器へ送り込み、前記燃焼用の燃料とする供給制御部と、
を有する水素製造装置。
【請求項２】
前記残留ガスを、前記オフガスバッファタンクに蓄積することを特徴とする請求項１記載の水素製造装置。
【請求項３】
改質器から放出された改質ガスを、水素精製器によってオフガスと水素とに分離して水素を精製し、前記オフガスを一時的に蓄積するオフガスバッファタンクを備え、前記オフガスバッファタンクに蓄積されたオフガスを、前記改質器へ戻し、燃焼用の燃料として利用する循環系統配管が設けられた水素精製装置に用いられる水素製造方法であって、
水素精製のための系全体の運転が停止又は終了したときに前記水素精製器から排出される水素を含む残留ガスを蓄積し、
前記系全体の運転起動時に循環系統配管によって、前記残留ガスを前記改質器へ送り込み、燃焼用の燃料とする、
水素製造方法。
【請求項４】
前記残留ガスを、前記オフガスを一時的に蓄積するオフガスバッファタンクに蓄積することを特徴とする請求項３記載の水素製造方法。
【請求項５】
コンピュータを、
請求項１又は請求項２の水素製造装置の供給制御部として機能させる、
再利用制御プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明に係る水素製造方法は、改質器から放出された改質ガスを、水素精製器によってオフガスと水素とに分離して水素を精製し、前記オフガスを一時的に蓄積するオフガスバッファタンクを備え、前記オフガスバッファタンクに蓄積されたオフガスを、前記改質器へ戻し、燃焼用の燃料として利用する循環系統配管が設けられた水素精製装置に用いられる水素製造方法であって、水素精製のための系全体の運転が停止又は終了したときに前記水素精製器から排出される水素を含む残留ガスを蓄積し、前記系全体の運転起動時に循環系統配管によって、前記残留ガスを前記改質器へ送り込み、燃焼用の燃料とすることを特徴としている。