(57)【要約】【課題】吸着剤を再生する再生運転時のエネルギーロスを低減する。【解決手段】本発明の一態様に係る除湿装置（６）は、第１除湿器（６２）から流出される乾燥水素（Ａ２）の流量および露点温度を用いて、第１除湿器（６２）に収容された吸着剤の吸湿率を算出する演算部（６４１）と、前記吸湿率に応じて、第１除湿器（６２）に収容された前記吸着剤を再生するための再生運転の運転条件を決定する決定部（６４２）とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を吸着可能な吸着剤を収容し、湿潤ガス供給ラインから供給される湿潤ガスを除湿した乾燥ガスを流出させる第１除湿器と、
前記第１除湿器から流出される前記乾燥ガスの流量および露点温度に基づいて前記吸着剤の吸湿率を算出する演算部と、
前記吸湿率に応じて、前記第１除湿器に収容された前記吸着剤を再生するための再生運転の運転条件を決定する決定部と、
を備える除湿装置。
【請求項２】
水分を吸着可能な吸着剤を収容し、前記湿潤ガスを除湿した乾燥ガスを流出させる、前記第１除湿器と並列接続された第２除湿器と、
前記露点温度に基づいて前記湿潤ガスの供給先を前記第１除湿器から前記第２除湿器へ切り替えると共に、該第２除湿器から流出した前記乾燥ガスの一部を前記第１除湿器に収容された前記吸着剤を再生する再生ガスとして前記第１除湿器へ供給するライン切替機構と、
をさらに備える請求項１に記載の除湿装置。
【請求項３】
前記第１除湿器は、前記再生運転時に前記吸着剤を加熱する加熱部を内蔵し、
前記運転条件には、前記再生運転の運転時間、前記加熱部の加熱温度および前記第１除湿器へ供給する前記再生ガスの流量の少なくとも１つが含まれる請求項２に記載の除湿装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記流量および前記露点温度に基づいて、前記第１除湿器から流出した前記乾燥ガスに含まれる水分の積算量である積算流出水分量を求め、該積算流出水分量を用いて、前記吸湿率を算出する請求項１から３までのいずれか１項に記載の除湿装置。
【請求項５】
前記演算部は、前記第１除湿器へ流入した前記湿潤ガスに含まれる水分の積算量である積算流入水分量と前記積算流出水分量との差に基づいて、前記吸着剤が吸着した水分量である吸湿量をさらに求め、該吸湿量を用いて、前記吸湿率を算出する請求項４に記載の除湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体に含まれる水分を除去する除湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水電解槽で発生させた水素に含まれる水分を除去するための除湿装置が知られている。この種の除湿装置では、特許文献１に記載のように、水分を吸着可能な吸着剤を収容した除湿器を並列に複数配置し、水素の供給先を交互に切り替えて、１つの除湿器で水素を乾燥しつつ、別の除湿器で除湿性能が低下した吸着剤を加熱乾燥させて再生する再生運転を実施する。
【０００３】
このような除湿器の再生運転の制御に関し、特許文献２には、除湿器の出力管を流れる乾燥水素の露点温度に基づいて吸着剤の吸湿率を算出し、該吸湿率に応じて吸着剤を加熱するヒータの温度を制御する技術が提案されている。特許文献２に記載の発明によれば、吸着剤の吸湿率に応じた再生運転が実施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２４９４８８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６２６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図９の（ａ）および（ｂ）は、除湿器１００の内部を流通する水素の流れを説明するための概略図であり、図９の（ａ）は通常流量運転時の水素の流れを示し、図９の（ｂ）は低流量運転時の水素の流れを示す。図９の（ａ）に示すように、水素の流れが中流量または高流量である通常運転の場合、水素は除湿器１００の内部を均一に流れるため、吸着剤Ａの吸湿率は略均等になる。一方、低流量運転の場合、水素は除湿器１００の内部における特定ルート（例えば内壁側）を流れるため、該特定ルート周りの吸着剤Ａだけが水分を吸着して吸湿率が高くなり、吸着剤Ａの吸湿率にばらつきが生じる。
【０００６】
しかしながら、特許文献２の技術では、水素の流量に関わらず、乾燥水素の露点温度が高くなれば吸湿率−露点温度の関係曲線に則って吸湿率が算出される。そのため、実際には吸湿率が低い吸着剤が多数存在するにも関わらず高い吸湿率が算出され、ヒータの温度が必要以上に高く設定され得る。その結果、再生運転時にエネルギーロスが生じるという課題がある。
【０００７】
本発明の一態様は、吸着剤を再生する再生運転時のエネルギーロスを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る除湿装置は、水分を吸着可能な吸着剤を収容し、湿潤ガス供給ラインから供給される湿潤ガスを除湿した乾燥ガスを流出させる第１除湿器と、前記第１除湿器から流出される前記乾燥ガスの流量および露点温度に基づいて前記吸着剤の吸湿率を算出する演算部と、前記吸湿率に応じて、前記第１除湿器に収容された前記吸着剤を再生するための再生運転の運転条件を決定する決定部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、乾燥ガスの流量および露点温度に基づいて算出した吸着剤の吸湿率に応じて再生運転の運転条件を決定する。そのため、再生運転時のエネルギーロスを低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る除湿装置を備えた水素発生装置を示す概略図である。
【図２】上記除湿装置が実施する吸着工程の動作例を示す概略図である。
【図３】上記除湿装置が実施する加熱再生工程の動作例を示す概略図である。
【図４】上記除湿装置が実施する冷却再生工程の動作例を示す概略図である。
【図５】（ａ）は吸湿率−再生時間の関係の一例を示すグラフであり、（ｂ）は吸湿率−ヒータ温度の関係の一例を示すグラフであり、（ｃ）は吸湿率−再生水素流量の関係の一例を示すグラフある。
【図６】上記除湿装置が実施する昇圧工程の動作例を示す概略図である。
【図７】上記除湿装置が実施する並列工程の動作例を示す概略図である。
【図８】上記除湿装置が実施する切替工程の動作例を示す概略図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、除湿器の内部を流通する水素の流れを説明するための概略図であり、（ａ）は通常流量運転時の水素の流れを示し、（ｂ）は低流量運転時の水素の流れを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係る除湿装置を備えた水素発生装置の一例について説明する。
【００１２】
（水素発生装置の概要）
本実施形態に係る水素発生装置は、水電解槽で発生させた水素および酸素のうち水素を除湿装置へ供給して除湿することにより得られる乾燥水素を製品ガスとして製造する装置である。製造した乾燥水素は、燃料電池その他のエネルギー源等として利用される。本実施形態に係る水素発生装置は、後述するように、吸着剤の吸湿率を算出し、該吸湿率に応じた最適な再生運転を実施することにより、再生運転時のエネルギーロスを低減する。
【００１３】
（水素発生装置の構成）
図１は、本実施形態に係る水素発生装置１を示す概略図である。図１に示すように、水素発生装置１は、水電解槽２、純水タンク３、酸素気液分離器４、水素気液分離器５および除湿装置６を含む。
【００１４】
水電解槽２は、水を電気分解して水素と酸素とを発生させる。水電解槽２には、該水電解槽２に純水を供給するための純水タンク３が接続される。この水電解槽２には、電流計Ａｍ１が配置される。電流計Ａｍ１は、水電解槽２へ通電される電流値を測定する。電流計Ａｍ１によって検出される電流値は、信号線ＳＬ１を介して制御部６４へ出力される。
【００１５】
また、水電解槽２は、酸素気液分離器４と水素気液分離器５とに接続される。水の電気分解によって生じた酸素は、電気分解されずに残った水と共に気液混合水の状態で、水電解槽２から酸素気液分離器４へ供給される。一方、水の電気分解によって生じた水素は、電気分解されずに残った水と共に気液混合水の状態で、水電解槽２から水素気液分離器５へ供給される。
【００１６】
酸素気液分離器４は、水電解槽２から供給される酸素を含んだ気液混合水を、酸素と水とに気液分離する。気液分離後の水は純水タンク３へ供給され、純水として再利用される。一方、気液分離後の酸素は大気へ放出される。
【００１７】
水素気液分離器５は、水電解槽２から供給される水素を含んだ気液混合水を、水素と水とに気液分離する。気液分離後の水は凝縮水として外部へ排出される。一方、気液分離後の水素は、水分を多く含んだ湿潤水素（湿潤ガス）である。そのため、気液分離後の湿潤水素は、湿潤水素供給ライン（湿潤ガス供給ライン）Ｌ１を介して除湿装置６へ供給され、水分が除去される。
【００１８】
除湿装置６は、湿潤水素供給ラインＬ１から供給される湿潤水素を除湿して、乾燥水素（乾燥ガス）を生成する。除湿装置６は、熱交換器６１、第１除湿器６２、第２除湿器６３および制御部６４を含む。
【００１９】
熱交換器６１は、湿潤水素供給ラインＬ１の途中に配置される。水素気液分離器５が発生させた湿潤水素は、まず熱交換器６１により冷却され、水分がある程度除去された後、第１除湿器６２または第２除湿器６３へ供給される。これにより、第１除湿器６２または第２除湿器６３における除湿効果を高めることができる。
【００２０】
また、熱交換器６１の下流側の湿潤水素供給ラインＬ１には、温度計Ｔ６１が配置される。温度計Ｔ６１は、湿潤水素供給ラインＬ１の内部を流れる湿潤水素の温度を検出する。温度計Ｔ６１によって検出される湿潤水素の温度は、信号線ＳＬ２を介して制御部６４へ出力される。
【００２１】
第１除湿器６２および第２除湿器６３は、例えば、合成ゼオライト粒子、シリカゲル粒子、活性アルミナ粒子等の水分を吸着可能な吸着剤を収容した吸着塔である。本実施形態では２台の除湿器を備えるが、除湿器の数は１台であってもよく、３台以上であってもよい。
【００２２】
第１除湿器６２は、上流側から湿潤水素が供給され、該湿潤水素を除湿した乾燥水素を下流側から流出させる。また、第２除湿器６３は、上流側から湿潤水素が供給され、該湿潤水素を除湿した乾燥水素を下流側から流出させる。
【００２３】
第１除湿器６２と第２除湿器６３とは並列配置され、湿潤水素を交互に除湿する。即ち、除湿装置６は、湿潤水素供給ラインＬ１から供給される湿潤水素の供給先を、第１除湿器６２と第２除湿器６３とに切り替え可能になっている。本実施形態では、湿潤水素供給ラインＬ１からの湿潤水素は、第１自動弁ＸＶ６１を経て、第１除湿器６２の上流側へ供給される。一方、湿潤水素供給ラインＬ１からの湿潤水素は、第２自動弁ＸＶ６２を経て、第２除湿器６３の上流側へ供給される。
【００２４】
第１除湿器６２および第２除湿器６３から流出した除湿後の乾燥水素は、乾燥水素供給ラインＬ２へ流入する。本実施形態では、第１除湿器６２の下流側から流出した乾燥水素は、第１逆止弁ＣＶ６１を経て、乾燥水素供給ラインＬ２へ流入する。一方、第２除湿器６３の下流側から流出した乾燥水素は、第２逆止弁ＣＶ６２を経て、乾燥水素供給ラインＬ２へ流入する。乾燥水素供給ラインＬ２へ流入した乾燥水素は、その一部が吸着剤を再生するための再生ガスとして使用され、残りが製品ガスとして装置外部へ供給される。
【００２５】
乾燥水素供給ラインＬ２には、流量計Ｆ６１、露点温度計Ｔ６２および圧力計Ｐ６１が配置される。流量計Ｆ６１は、乾燥水素供給ラインＬ２を流れる乾燥水素の流量を検出する。流量計Ｆ６１によって検出される乾燥水素の流量は、信号線ＳＬ３を介して制御部６４へ出力される。また、露点温度計Ｔ６２は、乾燥水素供給ラインＬ２を流れる乾燥水素の露点温度を検出する。露点温度とは、水分（水蒸気）を含むガスを冷却したとき、圧力環境下において凝結が始まる温度をいう。この露点温度および圧力から、ガスの水分濃度（水分量）を求めることができる。露点温度計Ｔ６２によって検出される乾燥水素の露点温度は、信号線ＳＬ４を介して制御部６４へ出力される。また、圧力計Ｐ６１は、露点計測位置における乾燥水素の圧力を検出する。圧力計Ｐ６１により検出される乾燥水素の圧力は、信号線ＳＬ５を介して制御部６４へ出力される。なお、圧力計Ｐ６１の設置位置は、露点計測位置と圧力計測位置とが一致しているとみなせる場合には、露点温度計Ｔ６２の上流側であっても下流側であってもよい。
【００２６】
なお、第１除湿器６２および第２除湿器６３には、それぞれヒータ（加熱部）６２ａ・６３ａが内蔵される。第１除湿器６２および第２除湿器６３は、これらのヒータ６２ａ・６３ａによって水分を吸着した吸着剤を加熱することによって、吸着剤から水分を離脱させて該吸着剤を再生する。
【００２７】
例えば、除湿装置６は、湿潤水素供給ラインＬ１からの湿潤水素を第１除湿器６２へ供給して除湿した後、第１除湿器６２から第２除湿器６３へ湿潤水素の供給先を切り替え、該第２除湿器６３で湿潤水素の除湿を継続する。また、除湿装置６は、第２除湿器６３で湿潤水素の除湿を継続しつつ、第１除湿器６２に収容される吸着剤を再生する。
【００２８】
具体的には、第１除湿器６２に収容される吸着剤をヒータ６２ａによって加熱すると共に、第２除湿器６３から流出した乾燥水素の一部を、上記吸着剤を再生するための再生ガス（以下、再生水素と称することがある。）として使用する。即ち、除湿装置６は、内蔵されたヒータ６２ａによって第１除湿器６２の吸着剤を加熱しつつ、第１除湿器６２の下流側から再生水素を導入して、吸着剤から離脱させた水分を再生水素に同伴させることで吸着剤を再生する。
【００２９】
この再生水素は、露点温度計Ｔ６２の下流側で乾燥水素供給ラインＬ２に接続された再生水素供給ラインＬ３を介して、第１除湿器６２または第２除湿器６３へ供給される。再生水素供給ラインＬ３には、流量調整弁Ｖ６１が配置される。第１除湿器６２へ再生水素を供給する場合、乾燥水素供給ラインＬ２を流れる乾燥水素の一部が、流量調整弁Ｖ６１および第３逆止弁ＣＶ６３を経て、第１除湿器６２の下流側へ流入する。一方、第２除湿器６３へ再生水素を供給する場合、乾燥水素供給ラインＬ２を流れる乾燥水素の一部が、流量調整弁Ｖ６１および第４逆止弁ＣＶ６４を経て、第２除湿器６３の下流側へ流入する。
【００３０】
水分を同伴させて湿潤状態となった使用後の再生水素は、第１除湿器６２または第２除湿器６３の上流側から流出し、第３自動弁ＸＶ６３または第４自動弁ＸＶ６４を経て再生水素排気ラインＬ４へ流入して大気へ放出される。
【００３１】
制御部６４は、除湿装置６全体の動作を制御する。制御部６４は、演算部６４１、決定部６４２および機器制御部６４３を含む。
【００３２】
演算部６４１は、第１除湿器６２および第２除湿器６３に収容される吸着剤の吸湿率を算出する。演算部６４１は、電流計Ａｍ１によって検出される水電解槽２へ通電される電流値、温度計Ｔ６１によって検出される湿潤水素の温度、流量計Ｆ６１によって検出される乾燥水素の流量、露点温度計Ｔ６２によって検出される乾燥水素の露点温度および圧力計Ｐ６１によって検出される乾燥水素の圧力等を図示しないメモリに記憶し、これらの履歴データを用いて吸着剤の吸湿率を算出する。なお、吸着剤の吸湿率を算出する処理の詳細は後述する。演算部６４１は、算出した吸着剤の吸湿率を決定部６４２へ出力する。
【００３３】
決定部６４２は、演算部６４１から取得した吸着剤の吸湿率に応じて、第１除湿器６２および第２除湿器６３が実施する吸着剤を再生するための再生運転の運転条件を決定する。運転条件とは、再生運転の制御に必要な各種パラメータをいう。決定部６４２が決定する運転条件としては、例えば、再生運転の運転時間、ヒータ６２ａ・６３ａの温度、再生水素の流量等が挙げられる。決定部６４２は、決定した再生運転の運転条件を機器制御部６４３へ出力する。
【００３４】
機器制御部６４３は、除湿装置６が備える各機構の動作を制御する。例えば、機器制御部６４３は、露点温度計Ｔ６２から取得した乾燥水素の露点温度に基づいて、湿潤水素の供給先を、第１除湿器６２と第２除湿器６３とのいずれかに切り替える。また、機器制御部６４３は、決定部６４２から取得した再生運転の運転条件に基づいて、第１除湿器６２および第２除湿器６３の再生運転を制御する。
【００３５】
（除湿装置の動作例）
次に、図２〜図８を参照しつつ、除湿装置６の動作例を説明する。本実施形態に係る除湿装置６は、吸着工程、再生工程、冷却工程および塔切替工程を実施する。
【００３６】
図２は、除湿装置６が実施する吸着工程の動作例を示す概略図である。図２では、第１除湿器６２が吸着（除湿）運転中であり、第２除湿器６３が運転停止中である状態を示している。
【００３７】
図２に示すように、吸着工程では、湿潤水素供給ラインＬ１を流れる湿潤水素Ａ１は、まず熱交換器６１により冷却されて水分がある程度除去された後、第１除湿器６２へ供給される。吸着工程では、第１自動弁ＸＶ６１が開き、第２自動弁ＸＶ６２、第３自動弁ＸＶ６３および第４自動弁ＸＶ６４が閉じる。これにより、湿潤水素Ａ１は、第１自動弁ＸＶ６１を経て熱交換器６１の上流側へ流入する。第１除湿器６２の上流側から流入した湿潤水素Ａ１は、第１除湿器６２に収容された吸着剤によって除湿される。除湿後の乾燥水素Ａ２は、第１除湿器６２の下流側から流出し、第１逆止弁ＣＶ６１を経て乾燥水素供給ラインＬ２へ流入し、製品ガスとして装置外部へ供給される。
【００３８】
次の再生工程では、除湿装置６は、露点温度計Ｔ６２によって検出される乾燥水素Ａ２の露点温度に基づいて、湿潤水素Ａ１の供給先を第２除湿器６３へ切り替えて第２除湿器６３で除湿工程を継続しつつ、第１除湿器６２に収容された吸着剤を再生する。
【００３９】
具体的には、露点温度計Ｔ６２によって検出される乾燥水素Ａ２の露点温度（検出値）を検出露点温度Ｔ０、第１除湿器６２と第２除湿器６３とを切り替える基準となる露点温度（設定値）を切替露点温度Ｔ１と定義した場合、除湿装置６は、吸着工程において、検出露点温度Ｔ０が切替露点温度Ｔ１に到達したときに、湿潤水素Ａ１の供給先を第１除湿器６２から第２除湿器６３へ切り替える。
【００４０】
即ち、機器制御部６４３は、検出露点温度Ｔ０＜切替露点温度Ｔ１となるように、露点温度計Ｔ６２によって検出される乾燥水素Ａ２の検出露点温度Ｔ０を常時監視している。そして、検出露点温度Ｔ０＝切替露点温度Ｔ１になったとき、湿潤水素Ａ１の供給先を第１除湿器６２から第２除湿器６３へ切り替えて、再生工程を実施する。
【００４１】
なお、製造する製品ガスに求められる露点温度の上限値（保証値）を保証露点温度Ｔ２と定義した場合、切替露点温度Ｔ１は、切替露点温度Ｔ１＜保証露点温度Ｔ２となるように、保証露点温度Ｔ２に応じて適宜設定される。例えば保証露点温度Ｔ２が−６６℃である製品ガスを製造する場合、切替露点温度Ｔ１は保証露点温度Ｔ２よりも２℃〜３℃低い−６８℃〜−６９℃に設定される。
【００４２】
この再生工程は、加熱再生工程および冷却再生工程を含む。図３は、除湿装置６が実施する加熱再生工程の動作例を示す概略図である。図３では、第１除湿器６２が加熱再生運転中であり、第２除湿器６３が吸着運転中である状態を示している。
【００４３】
図３に示すように、加熱再生工程では、湿潤水素Ａ１が第２除湿器６３の上流側へ供給されると共に、第２除湿器６３の下流側から流出した乾燥水素Ａ２の一部が再生水素Ａ３として第１除湿器６２の下流側へ供給されるようにラインを切り替える。このラインの切り替えは、第１自動弁ＸＶ６１、第２自動弁ＸＶ６２、第３自動弁ＸＶ６３、第４自動弁ＸＶ６４および流量調整弁Ｖ６１の開閉を機器制御部６４３が制御することにより行われる（ライン切替機構）。そして、第１除湿器６２に内蔵されたヒータ６２ａをＯＮにして第１除湿器６２の吸着剤を加熱しつつ、第１除湿器６２の下流側から供給された再生水素Ａ３を流通させることにより、吸着剤を乾燥させる。
【００４４】
具体的には、加熱再生工程では、第２自動弁ＸＶ６２および第３自動弁ＸＶ６３が開き、第１自動弁ＸＶ６１および第４自動弁ＸＶ６４が閉じる。これにより、湿潤水素Ａ１は、第２自動弁ＸＶ６２を経て第２除湿器６３の上流側から流入する。除湿後の乾燥水素Ａ２は、第２除湿器６３の下流側から流出し、第２逆止弁ＣＶ６２を経て乾燥水素供給ラインＬ２へ流入する。また、加熱再生工程では、流量調整弁Ｖ６１が開く。これにより、乾燥水素供給ラインＬ２へ流入した乾燥水素Ａ２の一部が再生水素供給ラインＬ３へ流れ込み、流量調整弁Ｖ６１および第３逆止弁ＣＶ６３を経て、第１除湿器６２の下流側へ流入する。
【００４５】
このように、加熱再生工程では、第１除湿器６２の下流側へ再生水素Ａ３を供給し、内蔵されたヒータ６２ａによって第１除湿器６２の吸着剤を１５０℃〜２００℃に加熱しつつ、吸着剤の水分を再生水素Ａ３に同伴させる。これにより、吸着剤を効率的に乾燥させて再生することができる。なお、水分を同伴させて湿潤状態となった使用後の再生水素Ａ４は、第１除湿器６２の上流側から流出し、第３自動弁ＸＶ６３を経て再生水素排気ラインＬ４へ流入して大気へ放出される。
【００４６】
続く冷却再生工程では、加熱再生工程により高温になった吸着剤を再生水素Ａ３によって冷却する。図４は、除湿装置６が実施する冷却再生工程の動作例を示す概略図である。図４では、第１除湿器６２が冷却再生運転中であり、第２除湿器６３が吸着運転中である状態を示している。
【００４７】
図４に示すように、冷却再生工程では、第１除湿器６２に内蔵されたヒータ６２ａをＯＦＦにして、第１除湿器６２に再生水素Ａ３を流通させ続ける。これにより、第１除湿器６２の内部は、再生水素Ａ３により冷却される。
【００４８】
上述した再生工程で実施される再生運転の運転条件は、第１除湿器６２の吸着剤の吸湿率に応じて決定される。この吸着剤の吸湿率を算出する処理は、湿潤水素Ａ１の供給先を第１除湿器６２から第２除湿器６３へ切り替えたとき、演算部６４１によって以下のように実行される。
【００４９】
まず、演算部６４１は、上記吸着工程において第１除湿器６２へ流入した湿潤水素Ａ１に含まれる水分の積算量（総量）である「積算流入水分量」と、上記吸着工程において第１除湿器６２から流出した乾燥水素Ａ２に含まれる水分の積算量（総量）である「積算流出水分量」とを求める。
【００５０】
上記「積算流入水分量」は、上記吸着工程において第１除湿器６２へ流入した湿潤水素Ａ１の「流入流量」と「水分濃度」との積を時間積分することによって求められる。また、上記「積算流出水分量」は、上記吸着工程において第１除湿器６２から流入した乾燥水素Ａ２の「流出流量」と「水分濃度」との積を時間積分することによって求められる。そのため、上記「積算流入水分量」および上記「積算流出水分量」は、例えば下記計算式（１）（２）で求められる。
積算流入水分量＝（流入流量×湿潤水素の水分濃度）の時間積分…（１）
積算流出水分量＝（流出流量×乾燥水素の水分濃度）の時間積分…（２）
上記計算式（１）（２）の「流入流量」と「流出流量」とは同じ値となる。上記吸着工程において、第１除湿器６２の上流側へ流入する湿潤水素Ａ１と、該第１除湿器６２の下流側から流出する乾燥水素Ａ２の流量とは、実質的に同じ流量となるためである。そのため、演算部６４１は、上記吸着工程において流量計Ｆ６１によって検出される乾燥水素Ａ２の流量の履歴データをメモリから読み出し、該履歴データに基づいて、上記計算式（１）（２）の「流入流量」と「流出流量」とを求める。また、演算部６４１は、上記吸着工程において温度計Ｔ６１によって検出される湿潤水素Ａ１の温度の履歴データをメモリから読み出し、該履歴データに基づいて飽和水蒸気量を特定し、上記計算式（１）の「湿潤水素の水分濃度」を求める。さらに、演算部６４１は、上記吸着工程において、露点温度計Ｔ６２によって検出される乾燥水素Ａ２の露点温度および圧力計Ｐ６１によって検出される乾燥水素Ａ２の圧力の履歴データを読み出し、該履歴データに基づいて水分濃度を特定し、上記計算式（２）の「乾燥水素の水分濃度」を求める。
【００５１】
なお、演算部６４１は、温度計Ｔ６１によって検出される湿潤水素Ａ１の温度に代えて、熱交換器６１の設計冷却温度に基づいて、上記計算式（１）の「湿潤水素の水分濃度」を求めてもよい。または、演算部６４１は、上記湿潤水素Ａ１の温度に代えて、水電解槽２で電気分解される純水の温度を図示しない温度計から取得し、該純水の温度に基づいて上記計算式（１）の「湿潤水素の水分濃度」を求めてもよい。即ち、「湿潤水素の水分濃度」の算出に用いる温度は、「湿潤水素の水分濃度」を推定できる温度であれば特に限定されない。
【００５２】
また、演算部６４１は、電流計Ａｍ１によって検出される電流値に基づいて、上記計算式（１）の「流入流量」を求めてもよい。この場合、水電解槽２へ通電される電流値に基づいて、水電解槽２の電気分解における湿潤水素Ａ１の発生量を算出すればよい。あるいは、演算部６４１は、上記計算式（１）の「流入流量」を質量流量計等の計測器を用いて求めてもよい。
【００５３】
次に、演算部６４１は、上記計算式（１）（２）で求めた「積算流入水分量」および「積算流出水分量」を用いて、「吸着剤の吸湿量」を求める。この「吸着剤の吸湿量」は、例えば下記計算式（３）で求められる。
吸着剤の吸湿量＝積算流入水分量−積算流出水分量…（３）
上記計算式（３）の「吸着剤の吸湿量」は、上記吸着工程において吸着剤が吸着した水分量（総量）を示す。演算部６４１は、上記計算式（１）（２）で求めた「積算流入水分量」および「積算流出水分量」の値を、上記計算式（３）へ代入することによって、上記「吸着剤の吸湿量」を算出する。
【００５４】
最後に、演算部６４１は、上記計算式（３）で求めた「吸着剤の吸湿量」を用いて、「吸着剤の吸湿率」を求める。この「吸着剤の吸湿率」は、例えば下記計算式（４）で求められる。
吸着剤の吸湿率＝（吸着剤の吸湿量／吸着剤の設計最大吸湿量）＊１００…（４）
上記計算式（４）の「吸着剤の設計最大吸湿量」は、除湿器の設計時に決定される値である。演算部６４１は、上記計算式（３）で求めた「吸着剤の吸湿量」の値を、上記計算式（４）へ代入することによって、上記「吸着剤の吸湿率」を算出する。演算部６４１は、算出した吸着剤の吸湿率を決定部６４２へ出力する。
【００５５】
決定部６４２は、演算部６４１から取得した吸着剤の吸湿率に応じて、第１除湿器６２が実施する再生運転の運転条件を決定する。この運転条件には、再生運転の運転時間、第１除湿器６２のヒータ６２ａの加熱温度および第１除湿器６２へ供給する再生水素Ａ３の流量の少なくとも１つが含まれる。
【００５６】
図５の（ａ）は吸湿率−再生運転の運転時間（再生時間）の関係の一例を示すグラフであり、図５の（ｂ）は吸湿率−ヒータ温度の関係の一例を示すグラフであり、図５（ｃ）は吸湿率−再生水素流量の関係の一例を示すグラフある。
【００５７】
図５の（ａ）に示すように、決定部６４２は、吸着剤の吸湿率が１００％の飽和状態に近づくにしたがって、第１除湿器６２の再生運転の運転時間（再生時間）が長くなるように運転条件を決定する。または、図５の（ｂ）に示すように、決定部６４２は、吸着剤の吸湿率が１００％の飽和状態に近づくにしたがって、第１除湿器６２のヒータ６２ａの温度が高くなるように運転条件を決定する。または、図５の（ｃ）に示すように、決定部６４２は、吸着剤の吸湿率が１００％の飽和状態に近づくにしたがって、第１除湿器６２へ流入する再生水素Ａ３の流量が多くなるように運転条件を決定する。決定部６４２は、決定した再生運転の運転条件を機器制御部６４３へ出力する。
【００５８】
機器制御部６４３は、決定部６４２から取得した運転条件に基づいて、第１除湿器６２の再生運転を実施する。
【００５９】
このように、除湿装置６は、乾燥水素Ａ２の流量および露点温度等に基づいて算出した吸着剤の吸湿率に応じて再生運転の運転条件を決定する。そのため、従来のように露点温度のみに基づいて吸着剤の吸湿率を算出する構成に比べて、吸着剤の吸湿率をより正確に算出して、再生運転の運転条件を決定することができる。したがって、吸着剤を再生する再生運転時のエネルギーロスを低減することができる。
【００６０】
次の塔切替工程では、再生工程を完了した第１除湿器６２と、除湿工程を実施した第２除湿器６３との運転を切り替える。塔切替工程は、露点温度が所定の基準露点温度以上になった場合に実施される。この塔切替工程は、昇圧工程、並列工程および切替工程を含む。
【００６１】
図６は、除湿装置６が実施する昇圧工程の動作例を示す概略図である。図６では、第１除湿器６２が昇圧運転中、第２除湿器６３が吸着運転中である状態を示している。
【００６２】
図６に示すように、昇圧工程では、第２自動弁ＸＶ６２が開き、第１自動弁ＸＶ６１、第３自動弁ＸＶ６３および第４自動弁ＸＶ６４が閉じる。また、再生水素供給ラインＬ３を介して再生水素Ａ３が第１除湿器６２の下流側へ供給されるように流量調整弁Ｖ６１が開く。このとき、第３自動弁ＸＶ６３が閉じているため、第１除湿器６２の内部圧力が上昇し、第１除湿器６２と第２除湿器６３とがほぼ均圧になる。第１除湿器６２と第２除湿器６３とを均圧にすることにより、第１除湿器６２の急激な加圧による吸着剤の流動を防止することができる。
【００６３】
図７は、除湿装置６が実施する並列工程の動作例を示す概略図である。図７では、第１除湿器６２および第２除湿器６３が吸着運転中である状態を示している。並列工程では、第１除湿器６２と第２除湿器６３との双方を一時的に吸着運転させる。
【００６４】
図７に示すように、並列工程では、第１自動弁ＸＶ６１および第２自動弁ＸＶ６２が開き、第３自動弁ＸＶ６３および第４自動弁ＸＶ６４が閉じる。これにより、湿潤水素Ａ１が第１除湿器６２および第２除湿器６３へ供給される。
【００６５】
図８は、除湿装置６が実施する切替工程の動作例を示す概略図である。図８では、第１除湿器６２が吸着運転中であり、第２除湿器６３が再生運転中である状態を示している。切替工程では、湿潤水素Ａ１の供給先を第１除湿器６２のみへ切り替える。
【００６６】
図８に示すように、切替工程では、第１自動弁ＸＶ６１および第４自動弁ＸＶ６４が開き、第２自動弁ＸＶ６２および第３自動弁ＸＶ６３が閉じる。これにより、湿潤水素Ａ１は、第１自動弁ＸＶ６１を経て、第１除湿器６２の上流側へ流入する。除湿後の乾燥水素Ａ２は、第１除湿器６２の下流側から流出し、第１逆止弁ＣＶ６１を経て乾燥水素供給ラインＬ２へ流入する。
【００６７】
また、切替工程では、流量調整弁Ｖ６１が開く。これにより、乾燥水素供給ラインＬ２へ流入した乾燥水素Ａ２の一部が、再生水素Ａ３として第２除湿器６３の下流側から流入し、第２除湿器６３において上述した再生工程が実施される。
【００６８】
なお、本実施形態では、水電解槽２で発生させた水素および酸素のうち水素を除湿装置６へ供給して除湿する構成について説明した。しかし、除湿装置６によって除湿する湿潤ガス（被処理ガス）の種類は水素に限定されない。湿潤ガスは、水分を含むものであればよく、酸素その他のガス（気体）であってよい。
【００６９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７０】
（まとめ）
本発明の態様１に係る除湿装置は、水分を吸着可能な吸着剤を収容し、湿潤ガス供給ラインから供給される湿潤ガスを除湿した乾燥ガスを流出させる第１除湿器と、前記第１除湿器から流出される前記乾燥ガスの流量および露点温度に基づいて前記吸着剤の吸湿率を算出する演算部と、前記吸湿率に応じて、前記吸着剤を再生する前記第１除湿器の再生運転の運転条件を決定する決定部と、を備える。
【００７１】
上記の構成によれば、除湿装置は、乾燥ガスの流量および露点温度に基づいて算出した吸着剤の吸湿率に応じて再生運転の運転条件を決定する。そのため、従来のように露点温度のみに基づいて吸着剤の吸湿率を算出する構成に比べて、吸着剤の吸湿率をより正確に算出して、再生運転の運転条件を決定することができる。したがって、吸着剤を再生する再生運転時のエネルギーロスを低減することができる。
【００７２】
また、本発明の態様２に係る除湿装置は、前記態様１において、水分を吸着可能な吸着剤を収容し、前記湿潤ガスを除湿した乾燥ガスを流出させる、前記第１除湿器と並列接続された第２除湿器と、前記露点温度に基づいて前記湿潤ガスの供給先を前記第１除湿器から前記第２除湿器へ切り替えると共に、該第２除湿器から流出した前記乾燥ガスの一部を前記第１除湿器に収容された前記吸着剤を再生する再生ガスとして前記第１除湿器へ供給するライン切替機構と、さらに備える。
【００７３】
上記構成によれば、露点温度に基づいて湿潤ガスの供給先を第１除湿器から第２除湿器へ切り替えて、第２除湿器で湿潤ガスの除湿を継続しつつ、第１除湿器に収容される吸着剤を再生することができる。
【００７４】
また、本発明の態様３に係る除湿装置は、前記態様２において、前記第１除湿器は、前記再生運転時に前記吸着剤を加熱する加熱部を内蔵し、前記運転条件には、前記再生運転の運転時間、前記加熱部の加熱温度および前記第１除湿器へ供給する前記再生ガスの流量の少なくとも１つが含まれる。
【００７５】
上記の構成によれば、吸着剤の吸湿率に応じて、再生運転の運転時間、加熱部の加熱温度および第１除湿器へ供給する再生ガスの供給量の少なくとも１つが決定される。したがって、吸着剤の吸湿率に応じた最適な運転条件を決定することが可能となる。
【００７６】
本発明の態様４に係る除湿装置は、前記態様１から３において、前記演算部は、前記流量および前記露点温度に基づいて、前記第１除湿器から流出した前記乾燥ガスに含まれる水分の積算量である積算流出水分量を求め、該積算流出水分量を用いて、前記吸湿率を算出する。
【００７７】
上記の構成によれば、第１除湿器から流出した乾燥ガスに含まれる水分の積算量である積算流出水分量を用いて、第１除湿器に収容される吸着剤の吸湿率を好適に算出することができる。
【００７８】
本発明の態様５に係る除湿装置は、前記態様４において、前記演算部は、前記第１除湿器へ流入した前記湿潤ガスに含まれる水分の積算量である積算流入水分量と前記積算流出水分量との差に基づいて、前記吸着剤が吸着した水分量である吸湿量をさらに求め、該吸湿量を用いて、前記吸湿率を算出する。
【００７９】
上記の構成によれば、第１除湿器に収容される吸着剤が吸着した水分量である吸湿量を用いて、該吸着剤の吸湿率を正確かつ容易に算出することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１：水素発生装置
２：水電解槽
６：除湿装置
６２：第１除湿器
６２ａ：ヒータ（加熱部）
６３：第２除湿器
６３ａ：ヒータ（加熱部）
６４：制御部
６４１：演算部
６４２：決定部
６４３：機器制御部
Ａ１：湿潤水素（湿潤ガス）
Ａ２：乾燥水素（乾燥ガス）
Ａ３：再生水素（再生ガス）
Ｌ１：湿潤水素供給ライン（湿潤ガス供給ライン）
Ｌ２：乾燥水素供給ライン（乾燥ガス供給ライン）
Ｆ６１：流量計
Ｔ６２：露点温度計
【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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