(57)【要約】【課題】装置全体の熱効率を向上させた水素製造装置を提供する。【解決手段】水素製造装置１０では、冷却機構１１０の冷媒循環流路１１２を流れる冷媒によって圧縮機８０が冷却される。圧縮機８０の冷却によって昇温した冷媒は、熱交換器ＨＥ４で改質用水と熱交換されることにより冷却され、さらにラジエータ１１６で冷却された後、再び圧縮機８０に供給され、圧縮機８０の冷却に供される。一方、ＨＥ４における冷媒との熱交換により加熱された改質用水は、改質用水供給管３４を介して改質器１２に供給されて加熱されることにより、気化されると共に都市ガスと混合された混合ガスとされる。したがって、水素製造装置１０の熱効率が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素と水が原料として供給され、前記炭化水素を改質して水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器と接続され、前記改質ガスを昇圧する昇圧手段と、
前記昇圧手段と接続され、前記改質ガスを製品水素と不純物であるオフガスとに分離して製品水素に精製する水素精製器と、
前記昇圧手段の熱を前記改質器に供給される水で回収する熱回収手段と、
を備える水素製造装置。
【請求項２】
前記熱回収手段は、前記昇圧手段を冷却した冷媒が流れる冷媒流路と、
前記冷媒流路上に設けられ、前記改質器に供給される水と前記冷媒とが熱交換される第１熱交換器と、
を備える請求項１記載の水素製造装置。
【請求項３】
前記冷媒流路は、循環流路である請求項２記載の水素製造装置。
【請求項４】
前記熱回収手段は、前記昇圧手段に設けられ、前記改質器に供給される水と前記昇圧手段とが熱交換される第２熱交換器である請求項１記載の水素製造装置。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、改質器に水蒸気と原料炭化水素を供給して水蒸気改質することにより改質ガスを生成する水素製造装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２６１３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような水素製造装置は、改質ガスを水素精製器で製品水素と不純物(オフガス)に分離することで製品水素を精製しているが、水素精製器に供給する前に圧縮機で改質ガスを圧縮する（高圧にする）ことによって水素精製器で精製される水素の純度向上を図っている。
【０００５】
ところで、圧縮機はその駆動により圧縮機自体が昇温されるため、循環型の冷媒等によって冷却されている。圧縮機によって加熱された冷媒の熱を外部に排出している場合には、装置全体の熱効率の点で改善の余地がある。
【０００６】
一方、改質器に供給される水は、加熱により水蒸気とされ、炭化水素の水蒸気改質に用いられる。しかし、この水を装置外部から供給された燃料の燃焼によって加熱する場合には、装置全体の熱効率の点で改善の余地がある。
【０００７】
本発明の課題は、装置全体の熱効率を向上させた水素製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の水素製造装置は、炭化水素と水が原料として供給され、前記炭化水素を改質して水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器と、前記改質器と接続され、前記改質ガスを昇圧する昇圧手段と、前記昇圧手段と接続され、前記改質ガスを製品水素と不純物であるオフガスとに分離して製品水素に精製する水素精製器と、前記昇圧手段の熱を前記改質器に供給される水で回収する熱回収手段と、を備える。
【０００９】
この水素製造装置によれば、改質器で生成された改質ガスが昇圧手段で圧縮され、水素精製器に供給されることにより製品水素とオフガスに分離され、製品水素が精製される。
【００１０】
ところで、昇圧手段は改質ガスを圧縮することにより昇温する。昇圧手段の熱は、熱回収手段において改質器に原料として供給される水（以下、「改質用水」という）に回収される。すなわち、改質用水が加熱される。
【００１１】
このように、改質用水は改質器に供給される前に、昇圧手段の熱により加熱されるため、改質ガスを生成するために改質用水を他の手段で加熱する熱量が低減される。
【００１２】
すなわち、昇圧手段の熱の少なくとも一部を外部に排出することなく、改質用水の加熱に用いているため、水素製造装置全体の熱効率が向上する。
【００１３】
請求項２記載の水素製造装置は、請求項１記載の水素製造装置において、前記熱回収手段は、前記昇圧手段を冷却した冷媒が流れる冷媒流路と、前記冷媒流路上に設けられ、前記改質器に供給される水と前記冷媒とが熱交換される第１熱交換器と、を備える。
【００１４】
この水素製造装置では、昇圧手段が改質ガスを圧縮することにより昇温するため、冷媒で冷却されている。冷媒は、昇圧手段を冷却することにより加熱され、昇温した状態で冷媒流路を流れる。
【００１５】
この冷媒流路上には第１熱交換器が配設されている。したがって、第１熱交換器で昇温した冷媒と改質用水とが熱交換され、改質用水が加熱される。
【００１６】
このように、改質用水は改質器に供給される前に、昇圧手段を冷却することによって昇温した冷媒と熱交換することにより加熱されるため、改質ガスを生成するために改質用水を他の手段で加熱する熱量が低減される。
【００１７】
すなわち、昇圧手段の熱の少なくとも一部を外部に排出することなく、冷媒を介して改質用水の加熱に用いているため、水素製造装置全体の熱効率が向上する。
【００１８】
請求項３記載の水素製造装置は、請求項２記載の水素製造装置において、前記冷媒流路は、循環流路である。
【００１９】
この水素製造装置では、昇圧手段を冷却する冷媒が循環型であり、第１熱交換器における改質用水との熱交換により昇温した冷媒が冷却される。したがって、昇温した冷媒を冷却するために他の手段が不要となり、又は他の手段で冷媒を冷却する熱量が低減され、水素製造装置全体の熱効率が向上する。
【００２０】
請求項４記載の水素製造装置は、請求項１記載の水素製造装置において、前記熱回収手段は、前記昇圧手段に設けられ、前記改質器に供給される水と前記昇圧手段とが熱交換される第２熱交換器である。
【００２１】
この水素製造装置では、昇圧手段が改質ガスを圧縮することにより昇温する。昇圧手段には、改質用水と熱交換する第２熱交換器が設けられている。したがって、昇圧手段は、第２熱交換器で改質用水と熱交換されることにより冷却される。
【００２２】
一方、改質用水は、第２熱交換器で昇圧手段と熱交換されることにより加熱され、改質器に供給される。
【００２３】
このように、第２熱交換器において昇圧手段と改質用水とが熱交換されるため、昇圧手段を冷却するための他の冷却手段が不要になる。
【００２４】
また、改質用水は、改質器に供給される前に昇圧手段と熱交換することにより加熱されるため、改質ガスを生成するために改質用水を他の手段で加熱する熱量が低減される。
【００２５】
すなわち、水素製造装置の熱効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１〜４記載の発明に係る水素製造装置は、上記構成としたので、装置全体の熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る水素製造装置を示した概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る多重筒型改質器を示した断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る水素製造装置を示した概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る水素製造装置の一例を図１及び図２を参照して説明する。
【００２９】
〈水素製造装置〉
水素製造装置１０は、図１に示すように、炭化水素（都市ガス）から水蒸気改質した改質ガスを生成する多重筒型改質器（以下、「改質器」という場合がある）１２と、改質ガスを圧縮する圧縮機８０と、圧縮された改質ガスから不純物を除去して水素ガスを精製する水素精製器９０と、を備えている。また、水素製造装置１０は、圧縮機８０の上流側、下流側でそれぞれ改質ガスから水分を分離・除去する昇圧前水分離部５０、昇圧後水分離部６０と、改質器１２の後述する燃焼排ガスから水分を分離・除去する燃焼排ガス水分離部７０と、を備えている。
【００３０】
なお、この水素製造装置１０は、炭化水素原料から水素を製造するものであり、本実施形態では、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。
【００３１】
（多重筒型改質器）
多重筒型改質器１２は、図２に示すように、多重に配置された複数の筒状壁２１、２２、２３、２４（以下、「筒状壁２１〜２４」という場合がある）を有している。複数の筒状壁２１〜２４は、例えば円筒状や楕円筒状に形成される。複数の筒状壁２１〜２４のうち内側から一番目の筒状壁２１の内部には、燃焼室２５が形成されており、この燃焼室２５の上部には、バーナー２６が下向きに配置されている。この多重筒型改質器１２は、改質器の一例である。
【００３２】
さらに、この燃焼室２５の上端部には、外部から燃焼用空気を供給するための空気供給管４０が接続されている。バーナー２６には、さらに外部から都市ガスを供給するための原料供給管３３から分岐された原料分岐管３３Ａが接続されている。原料分岐管３３Ａには、空気供給管４０から分岐された空気分岐管４０Ａが接続されている。したがって、バーナー２６には、都市ガスに空気が混合された気体が、供給される構成である。
【００３３】
一番目の筒状壁２１と二番目の筒状壁２２との間には、燃焼排ガス流路２７が形成されている。燃焼排ガス流路２７の下端部は、燃焼室２５と連通されており、燃焼排ガス流路２７の上端部には、ガスを排出するためのガス排出管２８が接続されている。燃焼室２５から排出された燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路２７を下側から上側に流れ、ガス排出管２８を通じて燃焼排ガス水分離部７０へ送出される構成である。
【００３４】
また、二番目の筒状壁２２と三番目の筒状壁２３との間には、第１流路３１が形成されている。この第１流路３１の上部は、予熱流路３２として形成されており、この予熱流路３２の上端部には、外部から都市ガスを供給するための原料供給管３３と、改質用水を供給するための改質用水供給管３４とが接続されている。さらに、二番目の筒状壁２２と三番目の筒状壁２３との間には、螺旋部材３５が設けられており、この螺旋部材３５により、予熱流路３２は、螺旋状に形成されている。
【００３５】
予熱流路３２には、都市ガスが原料供給管３３から供給可能とされ、さらに、改質用水が改質用水供給管３４から供給可能とされている。都市ガス及び改質用水は、予熱流路３２を上側から下側に流れ、二番目の筒状壁２２を介して燃焼排ガスと熱交換され水が気化される構成である。この予熱流路３２では、都市ガス及び気相の改質用水（水蒸気）が混合されることにより、混合ガスが生成される構成である。
【００３６】
また、第１流路３１における予熱流路３２の下側には、改質触媒層３６が設けられており、予熱流路３２にて生成された混合ガスは、改質触媒層３６へ供給される構成である。改質触媒層３６では、燃焼排ガス流路２７を流れる燃焼排ガスからの熱を受け、混合ガスが水蒸気改質反応することによって、水素を主成分とする改質ガスが生成される構成である。
【００３７】
さらに、三番目の筒状壁２３と四番目の筒状壁２４との間には、第２流路４２が形成されている。第２流路４２の下端部は、第１流路３１の下端部と連通されている。第２流路４２の下部は、改質ガス流路４３として形成されており、第２流路４２の上端部には、改質ガス排出管４４が接続されている。
【００３８】
また、第２流路４２における改質ガス流路４３よりも上側には、ＣＯ変成触媒層４５が設けられており、改質触媒層３６で生成された改質ガスは、改質ガス流路４３を通過した後、ＣＯ変成触媒層４５へ供給される構成である。ＣＯ変成触媒層４５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（水性シフト反応）、改質ガス中の一酸化炭素が低減可能とされている。
【００３９】
さらに、ＣＯ変成触媒層４５の上側には、酸化剤ガス供給管４６が接続されており、第２流路４２におけるＣＯ変成触媒層４５よりも上側には、ＣＯ選択酸化触媒層４７が設けられている。酸化剤ガス供給管４６を通じて取り入れられた酸化剤ガス（例えば空気）、及び、ＣＯ変成触媒層４５を通過した改質ガスは、ＣＯ選択酸化触媒層４７へ供給される構成である。ＣＯ選択酸化触媒層４７では、例えば白金やルテニウム等の貴金属触媒上で一酸化炭素が酸素と反応して二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が除去可能とされている。ＣＯ変成触媒層４５及びＣＯ選択酸化触媒層４７で一酸化炭素が低減された改質ガスＧ１は、改質ガス排出管４４を通じて排出される構成である。
【００４０】
多重筒型改質器１２において生成された改質ガスは、図１に示すように、昇圧前水分離部５０、圧縮機８０、昇圧後水分離部６０、及び水素精製器９０をこの順番で流れる。つまり、ガスの流れ方向において、上流側から下流側に、多重筒型改質器１２、昇圧前水分離部５０、圧縮機８０、昇圧後水分離部６０、及び水素精製器９０がこの順番で配置されている。
【００４１】
（昇圧前水分離部）
昇圧前水分離部５０には、多重筒型改質器１２から改質ガスＧ１を流入させる改質ガス排出管４４の下流端が接続されている。昇圧前水分離部５０の底部には水回収管５９が接続され、昇圧前水分離部５０の上部には連絡流路管５６が接続されている。改質ガスＧ１は、昇圧前水分離部５０の上流の改質ガス排出管４４に配置された熱交換器ＨＥ１において、冷媒との熱交換による冷却により水が凝縮されて分離され、昇圧前水分離部５０の下部に水（液相）が貯留可能とされている。当該水（液相）は、水回収管５９へ送出される構成である。水が凝縮された後の改質ガスＧ２は、連絡流路管５６へ送出される構成である。なお、熱交換器ＨＥ１は、例えば、チラーである。
【００４２】
（圧縮機）
圧縮機８０には、昇圧前水分離部５０からの改質ガスＧ２が流れる連絡流路管５６と、昇圧後水分離部６０へ供給される改質ガスＧ２が流れる連絡流路管６６とが接続されている。圧縮機８０は、昇圧前水分離部５０から供給された改質ガスＧ２を圧縮し、昇圧後水分離部６０へ供給可能とされている。
【００４３】
また、圧縮機８０には冷却機構１１０が設けられており、圧縮動作によって昇温した圧縮機８０が冷却機構１１０によって冷却される構成である。なお、圧縮機８０が「昇圧手段」に相当する。
【００４４】
（冷却機構）
冷却機構１１０は、圧縮機８０を冷却する冷媒、例えば冷却水が循環するように設けられた冷媒循環流路１１２を有する。冷媒循環流路１１２上には、改質用水供給管３４の改質用水と熱交換可能とされた熱交換器ＨＥ４と、冷媒を循環させるポンプ１１４と、ラジエータ１１６とが配設されている。
【００４５】
ラジエータ１１６には、圧縮機８０との熱交換により高温となった冷媒を冷却するためのファン１１８が設けられている。
【００４６】
すなわち、冷却機構１１０は、圧縮機８０を冷却することにより昇温した冷媒が、熱交換器ＨＥ４で改質用水との熱交換により冷却され、ラジエータ１１６でさらに冷却された後、再び圧縮機８０に供給され、圧縮機８０を冷却する構成である。
【００４７】
なお、熱交換器ＨＥ４及び冷媒循環流路１１２が「熱回収手段」に相当する。また、熱交換器ＨＥ４及び冷媒循環流路１１２がそれぞれ「第１熱交換器」、「冷媒流路」に相当する。
【００４８】
（昇圧後水分離部）
昇圧後水分離部６０には、圧縮機８０から改質ガスＧ２を流入させる連絡流路管６６の下流端が接続されている。昇圧後水分離部６０の底部には水回収管６９が接続され、昇圧後水分離部６０の上部には連絡流路管６８が接続されている。改質ガスＧ２は、昇圧後水分離部６０の上流の連絡流路管６６に配置された熱交換器ＨＥ２において、冷媒との熱交換による冷却により水が凝縮されて分離され、昇圧後水分離部６０の下部に水（液相）が貯留可能されている。当該水（液相）は、水回収管６９へ送出される構成である。水が凝縮された後の改質ガスＧ３は、連絡流路管６８へ送出される構成である。なお、熱交換器ＨＥ２は、例えば、チラーである。
【００４９】
（水素精製器）
水素精製器９０には、昇圧後水分離部６０からの改質ガスＧ３が流れる連絡流路管６８の下流端と、精製された水素が送出される水素供給管９２の上流端と、水素精製器９０で分離されたオフガスが送出されるオフガス還流管１００の上流端とが接続されている。
【００５０】
水素精製器９０は、一例として、ＰＳＡ装置が使用されている。この水素精製器９０では、一対の吸着槽を備え、一方の吸着槽で吸着剤に不純物を吸着させる吸着工程を行い、他方の吸着槽で吸着剤に吸着した不純物を脱着させる脱着工程を行い、次に一方の吸着槽で脱着工程、他方の吸着槽で吸着工程を行う。これを周期的に繰り返すことで、改質ガスＧ３を水素と一酸化炭素を含む不純物（オフガスＯＧ）とに連続的に分離して、水素が精製される構成である。精製された水素は、水素供給管９２へ送出され、不図示のタンクへ貯留される、あるいは水素供給ラインへ送出可能とされている。
【００５１】
水素精製器９０のオフガスは、オフガス還流管１００を介して改質器１２の燃焼室２５に設けられたバーナー２６に供給可能とされている。
【００５２】
〈オフガスタンク〉
水素精製器９０と改質器１２のバーナー２６とを連通するオフガス還流管１００上には、オフガスタンク１０２が設けられている。したがって、水素精製器９０から供給されたオフガスがオフガスタンク１０２に一旦貯留され、流量や組成が平準化された後、改質器１２のバーナー２６に供給される構成である。
【００５３】
（燃焼排ガス水分離部）
燃焼排ガス水分離部７０には、改質器１２の燃焼排ガス流路２７から燃焼排ガスを導くガス排出管２８の下流端が接続されている。燃焼排ガス水分離部７０の底部には水回収管７８が接続され、燃焼排ガス水分離部７０の上部にはガス排出管７６が接続されている。燃焼室２５から排出される燃焼排ガスは、燃焼排ガス水分離部７０の上流のガス排出管２８に配置された熱交換器ＨＥ３において、冷媒との熱交換による冷却により水が凝縮されて分離され、燃焼排ガス水分離部７０の下部に水（液相）が貯留可能とされている。当該水（液相）は、水回収管７８へ送出される構成である。水が凝縮された後の燃焼排ガスは、ガス排出管７６から外気中へ排出される構成である。なお、熱交換器ＨＥ３は、例えば、チラーである。
【００５４】
（改質用供給管）
水回収管５９、６９、７８の各々の下流端は、改質用水供給管３４に接続されている。改質用水供給管３４には、溶存イオン成分を除去するための水処理器（イオン交換樹脂）３４Ａが設けられている。また、改質用水供給管３４には、外部水供給部１７が接続されている。外部水供給部１７から改質用水供給管３４に、例えば純水または市水が供給される構成である。
【００５５】
また、改質用水供給管３４には、ポンプＰ１が設けられている。昇圧前水分離部５０、昇圧後水分離部６０、燃焼排ガス水分離部７０で分離された水、又は外部水供給部１７から供給された水は、ポンプＰ１によって多重筒型改質器１２へ供給される構成である。
【００５６】
さらに、改質用水供給管３４のポンプＰ１、水処理器３４Ａの下流側、最も改質器１２側に熱交換器ＨＥ４が配設されている。すなわち、熱交換器ＨＥ４において、冷媒循環流路１１２を流れる昇温した冷媒と熱交換されることによって、改質器１２に供給される改質用水が予め加熱される構成である。
【００５７】
（作用）
次に、水素製造装置１０の作用について説明する。
【００５８】
図２に示すように、都市ガスが原料供給管３３から、改質用水が改質用水供給管３４からそれぞれ多重筒型改質器１２の予熱流路３２に供給される。多重筒型改質器１２へ供給された都市ガスは、多重筒型改質器１２の予熱流路３２で改質用水と混合されつつ加熱されて混合ガスとされ、改質触媒層３６へ供給される。改質触媒層３６では、燃焼排ガス流路２７を流れる燃焼排ガスからの熱を受け、水蒸気改質反応によって混合ガスから水素を主成分とする改質ガスが生成される。この改質ガスは、改質ガス流路４３を通ってＣＯ変成触媒層４５へ供給される。ＣＯ変成触媒層４５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。
【００５９】
さらに、ＣＯ変成触媒層４５を通過した改質ガスは、酸化剤ガス供給管４６から供給される酸化剤ガス（空気）と共にＣＯ選択酸化触媒層４７へ供給され、貴金属触媒上で一酸化炭素が酸素と反応して二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が除去される。ＣＯ選択酸化触媒層４７で一酸化炭素が低減された改質ガスＧ１は、改質ガス排出管４４へ送出される。
【００６０】
この際、多重筒型改質器１２の燃焼室２５では、原料分岐管３３Ａと空気分岐管４０Ａから供給された都市ガスと空気とが混合された気体がバーナー２６によって燃焼される。燃焼排ガスは、燃焼室２５から燃焼排ガス流路２７、ガス排出管２８を介して燃焼排ガス水分離部７０へ供給される。図１に示すように、燃焼排ガスに含まれる水（水蒸気）は、熱交換器ＨＥ３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７０に水が貯留され、水回収管７８へ送出される。水が分離された燃焼排ガスは、ガス排出管７６から外気中へ排出される。
【００６１】
一方、図１に示すように、改質器１２から送出された所定品質の改質ガスＧ１は、改質ガス排出管４４を経て、昇圧前水分離部５０へ供給される。昇圧前水分離部５０では、熱交換器ＨＥ１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５９へ送出される。水が分離された改質ガスＧ２は、連絡流路管５６から圧縮機８０へ供給され、圧縮機８０によって圧縮される。
【００６２】
この際、圧縮機８０は駆動（圧縮動作）により昇温されるが、冷却機構１１０の冷媒循環流路１１２を流れる冷媒によって十分に冷却され、性能が維持される。一方、圧縮機８０の冷却によって加熱された冷媒は、冷媒循環流路１１２上に配設された熱交換器ＨＥ４において改質用水との熱交換により冷却され、さらにラジエータ１１６で冷却された後、圧縮機８０に供給され、再び圧縮機８０の冷却に供される。
【００６３】
圧縮機８０により圧縮された改質ガスＧ２は、連絡流路管６６から昇圧後水分離部６０へ供給される。昇圧後水分離部６０では、熱交換器ＨＥ２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６９へ送出される。水が分離された改質ガスＧ３は、連絡流路管６８から水素精製器９０へ供給される。
【００６４】
なお、昇圧前水分離部５０、昇圧後水分離部６０、燃焼排ガス水分離部７０からそれぞれ水回収管５９、６９、７８に送出された水は、改質用水供給管３４に戻される。ポンプＰ１の駆動により、改質用水供給管３４から多重筒型改質器１２に改質用水として供給される。
【００６５】
この際、熱交換器ＨＥ４で昇温した冷媒との熱交換により改質用水供給管３４を流れる改質用水が加熱された後、改質器１２に供給される。したがって、改質器１２の予熱流路３２において改質用水が都市ガスとの混合ガスとされる（気化される）ために必要な熱量が低減される。
【００６６】
一方、水素精製器９０では、圧力スイング方式が採用されており、一対の吸着槽の一方では吸着剤に水素以外の不純物が吸着され、他方の吸着槽では吸着剤に吸着された不純物が脱着されている。水素精製器９０では、この吸着工程と脱着工程をそれぞれの吸着槽で一定の周期で繰り返すことにより、改質ガスＧ３から連続的に水素と不純物が分離されて水素が精製される。
【００６７】
水素精製器９０で精製された製品としての水素は水素供給管９２へ送出され、不図示のタンクへ貯留される、あるいは水素供給ラインへ送られる。
【００６８】
一方、水素精製器９０から排出されたオフガスＯＧは、オフガス還流管１００を介して改質器１２に供給される。すなわち、オフガス還流管１００上に設けられたオフガスタンク１０２に一旦貯留された後、改質器１２のバーナー２６に供給される。
【００６９】
このように、水素製造装置１０では、熱交換器ＨＥ４において圧縮機８０の冷却のために昇温した冷媒と改質用水とが熱交換されることにより冷媒循環型である冷却機構１１０の冷媒の冷却と改質用水の加熱が行われるため、水素製造装置１０の熱効率を向上させることができる。
【００７０】
また、冷媒循環型の冷却機構１１０において、熱交換器ＨＥ４で改質用水との熱交換により冷媒の冷却を行っているため、冷媒を冷却するためのラジエータ１１６、ファン１１８の負荷を低減することができる。
【００７１】
なお、熱交換器ＨＥ４における熱交換量（冷媒の冷却量）が十分に大きい場合には、ラジエータ１１６、ファン１１８を不要とすることができる。
【００７２】
さらに、改質器１２の予熱流路３２で加熱される改質用水を、改質器１２に供給される前に熱交換器ＨＥ４で加熱しているため、改質器１２の予熱流路３２で改質用水を気化させるために必要な熱量が抑制される。
【００７３】
特に、熱交換器ＨＥ４での加熱により改質用水の一部が気化している場合には、気化熱により冷媒を一層冷却することができる。
【００７４】
また、熱交換器ＨＥ４における改質用水との熱交換により冷却機構１１０の冷媒が冷却されるため、冷媒によって圧縮機８０を十分に冷却でき、圧縮機８０の性能を維持することができる。
【００７５】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る水素製造装置２００について、図３を参照して説明する。第１実施形態と同様の構成要素については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、水素製造装置２００は、水素製造装置１０の冷却機構１１０を熱交換器ＨＥ５に変更した点のみ異なるので、当該部分に関する構成及び作用のみを説明し、第１実施形態と同様の作用効果については詳細な説明を省略する。
【００７６】
（構成）
図３に示すように、水素製造装置２００では、改質用水供給管３４上に熱交換器ＨＥ５を設けている。熱交換器ＨＥ５は、圧縮機８０の外周にウォータージャケットタイプで形成されたものであり、改質用水と圧縮機８０が熱交換するものである。
【００７７】
すなわち、熱交換器ＨＥ５において、改質用水と圧縮機８０が熱交換されることにより、改質用水が加熱されると共に圧縮機８０が冷却される構成である。なお、熱交換器ＨＥ５が「熱回収手段」、「第２熱交換器」に相当する。
【００７８】
（作用）
水素製造装置２００では、駆動によって昇温した圧縮機８０が熱交換器ＨＥ５における改質用水との熱交換により冷却されている。
【００７９】
また、改質用水供給管３４では、改質用水が熱交換器ＨＥ５において圧縮機８０との熱交換により加熱された後、改質器１２の予熱流路３２に供給されて加熱されることにより、都市ガスとの混合ガスとされる。
【００８０】
このように、水素製造装置２００では、熱交換器ＨＥ５で圧縮機８０と改質用水が熱交換されることにより、圧縮機８０の冷却と改質用水の加熱が行われる。したがって、水素製造装置２００の熱効率を向上させることができる。
【００８１】
特に、熱交換器ＨＥ５で、圧縮機８０と改質用水が冷媒を介することなく直接熱交換しているため、熱交換の効率が向上し、水素製造装置２００の熱効率が一層向上する。
【００８２】
また、圧縮機８０を冷却するのにウォータージャケットタイプの熱交換器ＨＥ５を設けるだけで良いので、水素製造装置２００の構成が簡略化される。
【００８３】
［その他］
水素製造装置１０、２００では、それぞれ改質器１２を多重筒型改質器としたが、これに限定されるものではない。都市ガスから水素を主成分とする改質ガスに改質可能なものであれば良い。
【００８４】
また、水素製造装置１０、２００では、水素精製器９０がＰＳＡ装置である場合について説明したが、改質ガスＧ３から水素を精製できるものであれば、これに限定するものではない。
【００８５】
さらに、水素製造装置１０の冷却機構１１０では、冷媒が循環する冷媒循環型としたが、冷媒が循環しない冷媒非循環型でも良い。この場合には、冷媒流路において、圧縮機８０よりも下流側に熱交換器ＨＥ４を配設すれば良い。この場合でも、冷媒（圧縮機８０）の熱で改質用水を加熱できるため、水素製造装置１０の全体の熱効率が向上する。
【符号の説明】
【００８６】
１０、２００  水素製造装置
１２  多重筒型改質器（改質器）
８０  圧縮機（昇圧手段）
９０  水素精製器
１１２  冷媒循環流路（熱回収手段、冷媒流路）
ＨＥ４  熱交換器（熱回収手段、第１熱交換器）
ＨＥ５  熱交換器（熱回収手段、第２熱交換器）
【図１】
2020100540.tif 000003
【図２】
2020100540.tif 000004
【図３】
2020100540.tif 000005